Koolstofdatering

Koolstofdatering is een methode waarmee de leeftijd van iets of iemand kan worden vastgesteld. Het wordt gebruikt om de te bepalen hoe oud fossielen zijn, hoe oud aardlagen zijn, hoe oud gevonden botten van dieren zijn enzovoorts. Hoe werkt dit en wat zijn problemen bij de methode?

Radioactieve koolstof

Koolstof is een element dat veel voorkomt in de atmosfeer, op aarde, in zeeën en in levende wezens. De atmosfeer bevat maar een klein beetje koolstof. Het bevat 78 procent stikstof, 21 procent zuurstof en een beetje koolstofdioxide. Er is ook een minimale hoeveelheid radioactieve koolstof (C14) te vinden in de atmosfeer, namelijk 0,0000765 procent. Deze radioactieve koolstof in de atmosfeer is de basis voor de koolstofdatering.

C14 is anders dan gewone koolstof. Het wordt gemaakt wanneer straling de atmosfeer raakt. Zonlicht raakt de atmosfeer en raakt daarmee ook stikstof. In het periodiek systeem liggen stikstof en koolstof naast elkaar. Zodra zonlicht tegen stikstof aan knalt, slaat het wat dingen er af en wordt het C14. Het ontstaan van C14 begint dus bij zonlicht. Er wordt jaarlijks ongeveer 10 kilo C14 geproduceerd. Dit wordt verspreid over de hele aarde en het gaat dan ook om zeer kleine hoeveelheden. Als we het bijvoorbeeld vergelijken met koolstof dan komt er slechts één atoom C14 voor op één triljoen koolstofatomen.

Verval

Het C14 is onstabiel. Het wil uit deze vorm en valt daardoor na verloop van tijd uit elkaar terug tot stikstof. Het duurt ongeveer 5730 jaar voordat de helft van C14 terug is vervallen tot stikstof. Vervolgens duurt het weer 5730 tot weer de helft van het restant is vervallen, dan weer 5730 jaar voor daar weer de helft van vervalt enzovoorts. De tijdsduur om de helft van de hoeveelheid te laten vervallen heet de halfwaardetijd.

Opname door planten en dieren

C14 zweeft rond in de atmosfeer net als gewone koolstof. Het hecht zich aan zuurstof en wordt koolstofdioxide. Planten ademen deze CO2 in en krijgen daarmee een klein beetje C14 binnen. Vervolgens eten dieren deze planten en krijgen ook deze C14 binnen. Omdat de atmosfeer 0,0000765 procent C14 bevat, wordt aangenomen dat de planten ook ongeveer die hoeveelheid bevatten.

Wanneer een plant of dier dood gaat, stopt het met eten en met ademen. Het stopt dus ook met het opnemen van C14. Alles wat het bevatte gaat vervallen. Verval was er ook al toen het nog leefde, moet toen werd het vervangen door nieuw materiaal.

De datering

Men vergelijkt dus de hoeveelheid C14 in de atmosfeer met die in een fossiel. Dan constateren ze bijvoorbeeld dat een fossiel nog maar de helft van de hoeveelheid C14 in de atmosfeer heeft. Conclusie is dat het dier rond de 5730 jaar oud is omdat de helft van de radioactieve koolstof ontbreekt en het ongeveer 5730 jaar duurt voordat de helft van C14 tot stikstof terug vervalt. Als er nog maar een kwart van C14 aanwezig is, dan wordt aangenomen dat het dier al 11.460 jaar dood is. Dit kan gemeten worden tot tien keer de halfwaardetijd. Vanaf dan is de hoeveelheid C14 te weinig om te kunnen meten.

Deze techniek is daarom niet bruikbaar voor het dateren van dieren of organismen die ouder dan 60.000 jaar zijn. Daarnaast kan de techniek niet gebruikt worden voor de datering van gesteente. Het kan alleen gebruikt worden voor organisch materiaal.

Onzekerheden van de koolstofdatering

Bij elke datering wordt een marge genomen omdat er een bepaalde onzekerheid is. Bij de koolstofdatering zijn dit de volgende:

• Naarmate onderzocht materiaal ouder is, is er minder C14 aanwezig. Hierdoor kan minder nauwkeurig worden gemeten. De onzekerheid over de leeftijd van het materiaal wordt hierdoor groter.
• Het materiaal mag niet besmet worden met nieuw C14. Als er bijvoorbeeld op een later tijdstip organismen die ook C14 bevatten nestelen in het oorspronkelijke materiaal, lijkt het materiaal jonger dan het eigenlijk is.
• Waterplanten nemen minder C14 op dan andere planten. Dat komt omdat ze een deel van de koolstof opnemen in de vorm van opgeloste carbonaten. Dieren die deze waterplanten eten, kunnen daarom ook minder C14 bevatten. Deze dieren en planten lijken daardoor ouder dan ze in werkelijkheid zijn.
• Het C14 gehalte in de atmosfeer is niet constant doordat de zonneactiviteit ook varieert. Het aanvangsgehalte in het materiaal is dan ook net constant en zorgt voor onnauwkeurigheid.
• De productie van C14 is verstoord in de tweede helft van de 20e eeuw. Dit komt door kernproeven die een verhoging van C14 veroorzaken. Aan de andere kant veroorzaakt het verbranden van enorm veel fossiele brandstoffen er voor dat er meer CO2 wordt uitgestoten. Hierdoor verlaagt de hoeveelheid C14.

Lees verder

• Koolstofdatering: Feit of fictie?