Tabel periodik

Karbon-14 (C-14)

Karbon 14 adalah isotop radioaktif yang memungkinkan penanggalan bahan organik sampai sekitar 50.000 tahun. Waktu paruhnya 5.700 tahun membuatnya tak berguna di luar itu, dan setiap tanggal yang dihasilkan harus dikalibrasi dengan lingkaran tahun pohon, karena kadar atmosfer tak pernah tetap.

Taruhan Libby

Willard Libby mengusulkan penanggalan radiokarbon pada 1949 berdasarkan andaian yang tak dapat ia uji: bahwa jumlah karbon 14 di atmosfer tetap sama sepanjang periode yang ingin ia ukur.

Nalarnya kokoh. Sinar kosmik menumbuk nitrogen di atmosfer atas dan menghasilkan karbon 14 dengan laju tetap; makhluk hidup menyerapnya dan mempertahankan kadar atmosfer; saat mati pertukaran berhenti dan jam mulai berjalan. Bila kadarnya tetap, sisa yang ada memberi waktu yang telah berlalu.

Libby menguji metodenya pada benda berumur diketahui — kayu dari makam Mesir, sepotong naskah Laut Mati — dan hasilnya cukup dekat untuk meyakinkan. Ia menerima Nobel Kimia pada 1960.

⚠️ Andaiannya keliru, dan perlu dua dasawarsa untuk mengukur seberapa. Umur radiokarbon menyimpang dari tanggal kalender sampai beberapa abad pada masa tertentu.

Lingkaran tahun pohon

Koreksinya datang dari arah tak terduga: menghitung lingkaran.

Pohon membentuk satu lingkaran setahun, dan tiap lingkaran membekukan kadar karbon 14 pada tahun ia tumbuh. Sampel kayu yang lingkarannya dapat dihitung karena itu memberi pembacaan langsung atmosfer pada tanggal yang diketahui. Dengan menumpangkan urutan dari pohon hidup, batang mati dan kayu ek rawa, catatan itu mundur lebih dari 12.000 tahun.

Membandingkan pengukuran radiokarbon dengan lingkaran itu menghasilkan kurva kalibrasi. Versi sekarang, IntCal20, memadukan lingkaran pohon, karang, sedimen danau dan rekaman laut.

Tiga sebab menjelaskan perubahannya: aktivitas matahari mengatur aliran sinar kosmik, medan magnet bumi membelokkannya, dan lautan bertukar karbon dengan udara dengan jeda berabad-abad.

⚠️ Karena itulah hasil radiokarbon semestinya ditulis sebagai selang. «1260-1390» jujur; «1325» tidak.

Pemalsu dan pengadilan

Han van Meegeren menjual sebuah Vermeer kepada Hermann Göring selama pendudukan Belanda. Seusai perang ia dituduh berkolaborasi karena menjual pusaka nasional kepada musuh — kejahatan berhukuman mati.

Pembelaannya: lukisan itu palsu buatannya sendiri. Ia membuktikannya dengan melukis satu lagi dalam tahanan.

Karbon 14 tidak berperan dalam pengadilan itu, tetapi kemudian menyelesaikan perkaranya. Analisis ilmiah atas Vermeer-Vermeernya yang lain, termasuk penanggalan kanvas, memastikan bahan abad kedua puluh.

Teknik ini kini rutin dalam autentikasi. Kanvas yang ditenun dari rami panen 1935 tak mungkin menopang lukisan abad ketujuh belas, secantik apa pun sapuannya.

Sulawesi, dan yang tak dapat dilakukan radiokarbon

Gua-gua karst Maros-Pangkep di Sulawesi Selatan menyimpan sebagian seni figuratif tertua yang diketahui di dunia — babi rusa, cap tangan, adegan berburu.

⚠️ Dan menyimpan pula masalah penanggalan yang tak dapat diselesaikan karbon 14.

Lukisan itu dibuat dengan pigmen mineral, bukan arang. Tidak ada karbon yang pernah hidup untuk diukur. Metode Libby, yang menjawab begitu banyak pertanyaan di tempat lain, di sini tidak berlaku.

Jawabannya datang dari geologi. Air yang merembes di gua karst mengendapkan lapisan kalsit tipis di atas lukisan, dan kalsit itu mengandung uranium yang meluruh menjadi torium. Menanggali lapisan penutupnya memberi umur minimum bagi lukisan di bawahnya.

Hasilnya melampaui 40.000 tahun, menempatkan Sulawesi sejajar dengan atau lebih tua daripada seni gua Eropa — dan mengubah anggapan lama bahwa seni figuratif bermula di Eropa.

Puncak uji coba nuklir

Uji coba atmosfer pada 1950-an dan awal 1960-an nyaris melipatduakan karbon 14 di atmosfer. Puncaknya pada 1963, dan kadarnya menurun sejak perjanjian larangan sebagian.

Itu merusak metode ini untuk bahan apa pun yang terbentuk setelah 1955 — dan menciptakan metode yang jauh lebih tepat.

Karena kurvanya naik dan turun tajam, sampel dari masa itu dapat ditanggali dengan selisih satu atau dua tahun alih-alih satu abad. Ahli forensik memakainya untuk menetapkan tahun kelahiran dari email gigi, dan ahli seni untuk menangkap pemalsuan yang dilukis setelah perang.

⚠️ Puncak itu memudar. Seiring kelebihan karbon 14 berpindah ke laut dan biosfer, kadar atmosfer mendekati nilainya sebelum perang, dan teknik itu akan berakhir bersamanya — sekitar 2030.

Identitas

Proton
6
Neutron
8
Nomor massa
14
Massa
14.0032 ± 0.0040 u
Kelebihan massa
3.020 MeV
Spin
0+

Kestabilan

Waktu paruh: 5700 tahun

Keberadaan di alam

Tidak ditemukan di alam

Meluruh menjadi

FAQ

Mengapa penanggalan karbon 14 berhenti sekitar 50.000 tahun?
Setelah sepuluh waktu paruh tersisa kira-kira seperseribu karbon 14 semula, mendekati batas yang dapat dibedakan laboratorium dari derau latar. Lima puluh ribu tahun kira-kira sembilan waktu paruh: di situlah pengukuran berhenti dapat diandalkan, bukan di situ isotopnya berhenti meluruh. Spektrometri massa akselerator sedikit memperluas batas itu, tidak banyak.
Mengapa tanggal radiokarbon harus dikalibrasi?
Karena metodenya mengandaikan kadar karbon 14 atmosfer tetap, padahal tak pernah demikian. Aktivitas matahari, medan magnet bumi dan sirkulasi laut semuanya mengubahnya. Kurva yang dibangun dari lingkaran tahun pohon berumur diketahui, IntCal20 yang berlaku sekarang, mengubah umur radiokarbon menjadi tanggal kalender. Koreksinya mencapai beberapa abad pada masa tertentu.
Bisakah batu, logam atau keramik ditanggali?
Tidak secara langsung. Metode ini mengukur karbon yang pernah hidup dan bertukar dengan atmosfer: ia menanggali kayu, tulang, kain, arang dan biji. Alat batu hanya dapat ditanggali lewat apa yang ditemukan bersamanya. Keramik kadang ditanggali dari sisa organik yang terperangkap dalam lempung, tak pernah dari lempungnya sendiri.
Bagaimana lukisan gua Sulawesi ditanggali?
Bukan dengan karbon 14. Lukisan di Maros-Pangkep dibuat dengan pigmen mineral, bukan arang, sehingga tak ada karbon yang dapat diukur. Umurnya diperoleh lewat penanggalan uranium-torium pada lapisan kalsit tipis yang tumbuh menutupi lukisan — memberi umur minimum. Hasilnya melampaui 40.000 tahun dan menempatkan Sulawesi di antara seni figuratif tertua yang diketahui.

Semua isotop karbon