Koolstof-14 dateringsmethode

Wanneer er in Bergen op Zoom skeletmateriaal van een paar honderd jaar oud wordt opgegraven, zoals op het Gouvernementsplein, dan is er meestal geen probleem met de datering. Vaak kan dit worden vastgesteld aan de hand van andere vondsten in diezelfde context, zoals bijvoorbeeld muntjes.

Het wordt een heel ander verhaal wanneer ergens botmateriaal wordt aangetroffen van duizenden jaren oud zonder verdere aanwijzingen, zoals een grafmonument of grafgiften. Hoe wordt dan de ouderdom bepaald?

Gelukkig biedt hier chemie uitkomst. Er wordt gewerkt met de zogenoemde koolstof-14 methode, waarmee tot een ouderdom van ongeveer 70 duizend jaar nog redelijk betrouwbaar kan worden gedateerd. De te dateren objecten moeten wel van biologische oorsprong zijn, zoals bijvoorbeeld plantenresten, botmateriaal, kleding, hout en dergelijken.

Wat is de bron van koolstof-14 (C14)?

Koolstof, de bouwsteen van het leven heeft enkele zeer interessante isotopen C-12 (98,9 %), C-13 (1,1 %) en C14 (minder dan 0,001 %).

En juist dat hele kleine radioactieve C-14 is belangrijk.

Iedere dag komt er kosmische straling, straling uit de ruimte in de atmosfeer van de aarde terecht. Iedereeen op aarde wordt elk uur een paar honderdduizend keer geraakt door deze kosmische straling. We zullen geen ingewikkelde uitleg geven over de processen van atomen, protonen en neutronen, maar belangrijk om te weten is dat C14 continue wordt aangemaakt via een hele reeks processen die door de kosmische straling in gang worden gehouden.

De C14 reageert met zuurstof en vormt kooldioxide. Dit gas wordt door planten opgenomen in het fotosynthese proces. Mensen en dieren eten planten en nemen dus ook kooldioxide met het radioactieve C-14 op.

Alle radioactieve elementen vervallen. C-14 heeft een zogenoemde halveringstijd van ongeveer 5.730 jaren. De halfwaarde tijd is de tijd waarin de helft vervallen is. Deze tijden kunnen van element tot element sterk variëren. Kijk maar eens in de onderstaande tabel. 

Het dateren

Indien men weet hoe snel een bepaald element vervalt en in welke verhouding dit element oorspronkelijk voorkwam, kan men door de huidige verhouding van dit element in objecten van biologische oorsprong de ouderdom van dat object berekenen.

Zodra een levend wezen sterf, houdt het op met koolstof op te nemen. De verhouding van C-14 op dat moment is het zelfde als voor ieder levend wezen, maar de C-14 vervalt en wordt niet meer vervangen. Door nu naar de verhoudingen te kijken en dit te vergelijken met de verhoudingen in een levend wezen, is het mogelijk de ouderdom vrij nauwkeurig te bepalen.  

Het is duidelijk dat het opsporen van minuscule hoeveelheden C-14 niet zo vanzelfsprekend is. De benodigde apparatuur is zeer gesofisticeerd, maar heeft wel limieten vanwege de kleine hoeveelheden C-14 die opgespoord moeten worden. In 1989 lag deze limiet op ca. 70.000 jaren.

Voor het dateren van oudere objecten kunnen andere stoffen voor de analyse gebruikt worden met grote halveringstijden. Een ander bruikbaar element is Kalium-40 dat ook in ons lichaam voorkomt en een halfwaarde tijd heeft van 1,3 miljard jaren.  

C-14 datering in Nederland

Een aantal jaren geleden werd de C-14 datering nog op diverse plaatsen in Nederland uitgevoerd, ondermeer in Petten. De C-14 datering is echter een bewerkelijk en duur proces en dus alleen rendabel als er voldoende opdrachten zijn. Omdat deze opdrachten niet elke dag binnenvallen, zijn veel bedrijven en universiteiten met deze methode gestopt.

Er is nog 1 plek waar men terecht kan: de Rijksuniversiteit van Groningen, Centrum voor Isotopen Onderzoek (CIO).

Dit artikel geeft slechts op een simpele manier weer hoe de C-14 datering werkt. Wie nog veel meer wil weten over deze dateringsmethode kan terecht op internet.

Een interessante link voor meer informatie is www.c14dating.com