TARİHİ COĞRAFYA

Bir maddenin içinde ya da çevresinde bulunan radyoaktif elementlerin yaydığı ışınların etkisiyle oluşan paramanyetik kusurların (mıknatısçık) manyetik alanda radyo sinyalleri gönderilerek hesaplanmasıyla “Elektron Spin Rezonans (ESR)” yöntemi geliştirilmiştir.

Maddede biriken enerjinin ışıma ile ortaya çıkarılması olayı sonradan meydana gelen gelişmelerle ısıtmanın ötesinde optik uyarılmalarla da sağlanabileceği anlaşılmıştır. Nitekim “Optik Uyarımlı Lüminesans” (OSL) olarak adlandırılan yöntemde, numune ışığa maruz bırakılarak hapsettiği enerjiyi bırakması sağlanmıştır.

Numunenin yaşı, oluşan fizyon izi sayısı ve numunenin içerdiği uranyum miktarıyla belirlenir; numune yaşlandıkça, iz sayısı da artar. Yüksek sıcaklıkların etkisinde kalan kayaçlarda bu
yöntemin uygulanmasında sorunlar oluşmaktadır. Bu durumda hasarlı izler kaybolur, numunenin yaşı olduğundan daha genç çıkar . Bu yöntem kullanılarak günümüzden 300.000-20.000.000 milyon yıl öncesine kadar tarihlemeler yapılabilmektedir.

1960’lı yıllarda geliştirilen ve büyük ölçüde volkanik kayaçların yaşının belirlenmesi için uygulanan argon radyometrik tarihleme yöntemi, potasyum-40 izotopunun, argon-40 gazına radyoaktif bozunumunu esas alan bir jeokronolojik sistemdir. Argon-40/argon-39 yönteminde argon gazı ölçülürken, reaktördeki sıcaklık oda sıcaklığından kristalin erime sıcaklığına (>1500 °C) adım adım çıkarılır ve hem argon-40, hem de argon-39 izotopu her bir sıcaklık adımında ölçülerek yaş hesaplaması yapılır.

Dünya, sürekli uzaydan gelen kozmik ışınların bombardımanı altındadır. Bu ışınlar dünyanın atmosferinde bol miktarda bulunan azot-14’e çarparak bunu radyoaktif bir element olan karbon-14’e çevirirler. Yeni üretilen bir madde olan radyoaktif karbon-14, atmosferde oksijenle birleşir ve bir başka radyoaktif bileşik olan karbondioksiti (CO2) oluşturur.

Libby’nin geliştirmiş olduğu bu yöntemin çok küçük örneklere uygulanabilmesi ve daha kısa zaman birimlerinin ölçülmesi, tarihlemenin günümüzden 50.000 yıl öncesine kadar götürülebilmesi gibi nedenlerle o zamana kadar uygulanan geleneksel yöntemlere göre birçok üstünlüğü bulunmaktadır.

Radyoaktivitenin keşfi ve kütle spektrometrisi’nin (radyoaktif madde kütlesinin ölçüm cihazı) icadı ile bu yöntemler sayesinde mutlak tarihlendirmeler yapmak mümkün olmuştur.

Mutlak tarihlemenin gelişmesinde en önemli olay radyoaktif yöntemlerin gelişmesiyle gerçekleşmiştir. Bu yöntemler radyo aktif bozunma (yarılanma) ile maddenin içinde biriken radyo aktif enerjinin çeşitli tekniklerle çıkarılıp sayılması esasına dayanmaktadır. Bu tarihleme radyoaktif olmayan yöntemlerle de yapılabilmektedir. Yer’in manyetik alanı, canlıların yaşamını yitirdikten sonra fosillerindeki kimyasal değişim, toprak altında
bulunan fosillerde biriken kimyasallar, obsidiyen yüzeyinde zamanla meydana gelen bozulmalar bunlar arasındadır.

Mutlak tarihlendirmede en çok tercih edilen teknikler radyoaktif yöntemler olup bazı kimyasal tekniklerle radyoaktif elementlerin bozunma (yarı ömür) ya da radyoaktif enerjinin birikimi esas alınarak belli rakamlara ulaşılmasıdır.

Göreli tarihlendirme, bağıllık/görelilik esasına göre, birtakım karşılaştırmalarla yapılmaktadır. Bu tür tarihlemelerde en çok kullanılanı, stratigrafik/ sıralı tarihlendirme olup numunelerin bulunduğu tabakaya göre daha genç olandan daha yaşlı olana doğru ya da bunun tam tersi olarak sıralanması esasına dayanır. Bir diğeri, çapraz tarihleme olup sonradan ortaya çıkarılan materyallerin daha önce sıralı tarihlemesi yapılan materyallerle eşleştirilmesi esasına dayanmaktadır.

Büyük İngiliz jeolog W. Smith, 1815 yılında basılan klasik eserinde, Biritanya adaları haritasında stratigrafinin iki temel prensibini formüle etmiştir.

Bir elementin (maddenin) atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton sayısına göre fazla ise; bu tür elementler kararsız bir yapı göstermektedir ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışımalar yaparak parçalanmaktadırlar. Bu şekilde etrafına ışın saçarak parçalanan maddelere radyoaktif madde denir.

Radyoaktivitenin keşfi ve kütle spektrometrisi’nin (radyoaktif madde kütlesinin ölçüm cihazı) icadı ile bu yöntemler sayesinde mutlak tarihlendirmeler yapmak mümkün olmuştur.

Atmosferde kozmik ışınların neden oldukları tepkimeler havada sürekli olarak radyokarbon oluşumuna neden olur. Bu olaylar sırasında yan ürünler arasında bulunan yüksek hızlı nötronlardan bazıları azot atomları ile birleşerek onları karbon-14’e dönüştürür. Bu yolla oluşan karbon-14 atomu, çekirdeğinden bir beta (β) partikül kaybederek yeniden azot-14’e dönüşür ve atmosferde bir karbon-azot döngüsü meydana gelir.

Karbon-14 tarihlemesi organik materyaller (ahşap, turba, kemik, organik göl tortusu, bitki kalıntıları, kömür, kabuk, mercan, kumaş vb.) üzerinde yapılmaktadır.

Volkanik ve sedimenter kayaçlardan alınan numunelerdeki argon-40 izotopu uygun şartlarda ölçülerek numunelerin tarihlendirmesi yapılmaktadır.

Libby’nin geliştirmiş olduğu bu yöntemin çok küçük örneklere uygulanabilmesi ve daha kısa zaman birimlerinin ölçülmesi, tarihlemenin günümüzden 50.000 yıl öncesine kadar götürülebilmesi gibi nedenlerle o zamana kadar uygulanan geleneksel yöntemlere göre birçok üstünlüğü bulunmaktadır.

Karbon-14’ün yarılanma ömrü yaklaşık 5730 yıldır.

Canlıların yaşamı sona erdiğinde (bitki, hayvan ve insan) artık beslenemediğinden bir daha bünyesine karbon-14 alamaz.