Marián Kapolka, autor knih o dějinách Země, lidstva a Slovanů

Geochronológia - stratigrafia a rádiometrické metódy sú jedným z pilierov evolucionizmu. Aké sú ich predpoklady, problémy a obmedzenia? Aké sú konkrétne pochybnosti o metóde rádioaktívneho uhlíka C-14.

Všeobecne o geochronológii

V jednom z predchádzajúcich článkov sme, v súvislosti s historickým vývojom evolucionizmu, naznačili, že história modernej evolučnej vedy sa nezačína Darwinom, ba ani biológiou, ako napríklad hovorí vo svojej knihe Edward J.Larson (Evolúcia, Slovart, 2006). Boli to prelomové objavy geológie a paleontológie, už z konca 18.storočia. Zaoberali sa nimi viacerí vedci, v rôznych odboroch vedy, keď sa vtedy ešte nemuseli onálepkovať ani ako biológovia, geológovia alebo paleontológovia. Mohli si zvoliť označenie s oveľa širším záberom „prírodovedec“. Ich práca tak zahŕňala rozličné oblasti vedeckého bádania, a tak aj Darwin, ktorý sa považoval rovnako za geológa tak aj biológa, neskôr – na základe svojich poznatkov a ich chápania - z rôznych disciplín sformuloval svoju teóriu evolúcie. Podobne to možno povedať o iných vedcoch z tohto obdobia – G.Cuvierovi, Lamarckovi a ďalších.

Začalo to teda poznatkami z geológie, kedy výskumníci objavili typické vrstvenie hornín a paleontológiou, ktorá hľadala pozostatky vyhynutých rastlín, živočíchov a zvierat a rozoznala ich zvyšky - odtlačky, skameneliny a iné formy, práve v oných geologických vrstvách. Z týchto poznatkov mnohí prírodovedci usúdili, že tieto vrstvy uchovávajú v akomsi časovom poradí typické geologické útvary a im prislúchajúce skupiny rastlín a živočíchov. Odtiaľ už nebolo ďaleko k jednej z teórií – že to je chronologický doklad postupného ale veľmi pomalého vývoja planéty i jednotlivých živých organizmov. Začína sa vyvíjať veda, ktorú nazveme geochronológia, s rôznymi svojimi disciplínami.

Myslím že nepreháňam, keď poviem, že práve táto veda sa musí považovať za jeden z hlavných pilierov evolucionizmu, keď z jej počiatočných poznatkov a poučiek sa rozvetvili poznatky do všemožných ďalších odborov a, spätne, z nových výskumov bola sama geochronológia ďalej upresňovaná a „zdokonaľovaná“.

V prvom rade, každý školák pozná dnes rozčlenenie dejín Zeme na tzv. geologické obdobia, k nim prislúchajúce časové úseky a adekvátne rastlinné a živočíšne druhy. Pozrime sa preto stručne na niekoľko predpokladov a definícií, ktoré umožnili také delenie. Ide v prvom rade o náuku stratigrafie, ktorá rieši tzv. relatívne datovanie a po druhé o absolútne datovanie, s využitím fyzikálno-chemických metód, hlavne rádiometrie.

V polemike o evolucionizme sa dá ukázať, že práve absolútne datovanie procesov, obsahuje mnohé problémy a protirečenia, hoci to samo o sebe nemusí vyvracať princípy evolucionizmu ani nepotvrdzuje teóriu oponentov, či už kreacionistov, katastrofistov alebo teistov. V každom prípade však poukazuje varovným prstom na tvrdenia mnohých vedcov - evolucionistov, že „evolúcia je už dokázaná“, že z nej je potrebné vychádzať a už len upresňovať a rozširovať poznatky.

Relatívne datovanie prislúcha hlavne geologickým metódam – litostratigrafii a pri paleontologických metódach ide o biostratigrafiu.

Anglický inžinier William Smith zistil počas geodetickej práce, že fosílie sa v profiloch vyskytujú v určitom poradí. Podľa toho opísal v rokoch 1816-19 priebeh geologických vrstiev v Anglicku a stal sa zakladateľom biostratigrafie.

Základom biostratigrafie je teda evolučná teória A. Wallacea (1858) a C. Darwina (1859), podľa ktorej kvôli prirodzenému výberu počas histórie sa fauna i flóra vyvíja. Preto v niektorých obdobiach boli typické fauny a flóry, ktoré sa nikdy neopakovali. Na základe toho je možné potvrdiť a usporiadať do korelácie určité vrstvy a obdobia cez fosílie v nich uložené. Takéto fosílie sa nazývajú vedúce fosílie (index fossilis), ktoré sú najcharakteristickejšie a najčastejšie pre určité obdobie.

Hlavnou témou tohto i nasledujúcich článkov bude poukázať na problémy a dilemy rádiometrických metód. Otázkou a protirečeniami geologických metód sa budeme zaoberať podrobnejšie v inom článku a v iných súvislostiach. Predsa aspoň v stručnosti zopakujeme hlavné princípy.

Všeobecné princípy geológie, boli formulované aj s ohľadom na paleontológiu a príbuzné vedecké odbory. Učebnice uvádzajú zvyčajne tieto štyri a ich definície, ktoré väčšinou umožňujú určiť vek vrstiev, alebo procesy, ktorými boli vytvorené:

Princíp aktualizmu hovorí, že geologické procesy, ktoré formovali zemský povrch v minulosti sú rovnaké, ako súčasné procesy.

Princíp superpozície hovorí, že v slede sedimentov (súvrství) ktoré nie sú geologicky porušené, sa mladšia vrstva nachádza nad staršou. Na základe tohto princípu môžeme vidieť súvrstvie ako vertikálny časový záznam, ktorý zaznamenáva časový sled ukladania vrstiev sedimentov od najstaršieho po najmladší.

Princíp prerážania. Intrúzia, ktorá prerazí cez uložený sediment, je mladšia ako daný sediment.

Princíp podobnosti druhov je založený na zhode fosílií v sedimentoch. Ako sa organizmy rozšírili v nejakej časovej perióde na svete, ich výskyt, alebo naopak ich absencia môže poskytnúť informáciu o relatívnom veku vrstiev.

Fyzikálno-chemické metódy a rádiometria

Pozitíva, predpoklady fungovania, problémy a obmedzenia

Pre absolútne určenie veku, napríklad aj antropologických nálezov, od 1000 do miliónov rokov je veľa metód, ktoré používajú fyzikálne a chemické zákony. Najznámejšími sú metódy rádiometrické, teda také, kde sa využíva na určenie veku jav polčasu rozpadu rádioaktívnych látok. Ďalej uvedieme dve z nich:

-metódu rádioaktívneho uhlíka C-14
-metódu draslík-argón

Pre meranie veľmi dlhých období v litostratigrafii, hlavne pri určovaní absolútneho veku Zeme a jeho prvých geologických období sa už od počiatku používala najrozšírenejšia metóda rozpadu – urán/thórium/olovo.

V nasledujúcich úvahách k prvým dvom metódam použijeme prednáškový materiál Petr Šimek: Použití radionuklidů pri určování stáří predmetů, MVT BAK KOM a tiež publikáciu: Musílek, L.: Využití ionizujícího zárení ve výzkumu, ČVUT, Praha 1992
Z Internetu je možné využiť hlavne adresy :
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Station/8985/rad.htm 
http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/sfbe/iz/ 
http://www.c14dating.com/int.html 
http://www.varchive.org/ce/c14.htm 
http://id-archserve.ucsb.edu/Anth3/Courseware/Chronology/01_Contents.html 

Rádiouhlíková metóda C-14; možnosti, predpoklady a obmedzenia

Krátko z histórie: V roku 1947 objavil chemik Dr. Willard Libby spolu s výskumným tímom na Chicagskej univerzite metodiku stanovenia veku organických subjektov. Metóda je založená na určenie relatívneho pomeru množstva uhlíkového rádionuklidu 14C vo vzťahu k množstvu stabilných izotopov uhlíka 13C a 12C. Metóda môže byť použitá na určenie veku nájdeného odpadu a pozostatkov z rastlín a živočíchov.

Rádioaktívny uhlík 14C vzniká v atmosfére Zeme. Kozmické žiarenie z hviezd a zo Slnka, ktoré sa skladá z prevažne vysoko energetických protónov, dopadá do atmosféry a má dostatok energie na to, aby sa zrazilo s jadrami atómov atmosférických prvkov a z týchto jadier, dokázalo „vyraziť“ neutrón. Tieto tzv. sekundárne neutróny potom kolidujú s inými prvkami. Vznikajú tak ďalšie jadrové reakcie:

14N + n => 12C +3H
14N + n => 3 4He +3H a nakoniec
14N + n => 14C + p

Práve izotop 14C rýchlo oxiduje s kyslíkom na oxid uhličitý 14CO2, ktorý sa chemický nelíši od bežného CO2 a zúčastňuje sa ďalej fotosyntézy. Rastliny pri fotosyntéze spotrebujú všetky tri izotopy uhlíka v rovnakom pomere koncentrácií ako sú obsiahnuté v zemskej atmosfére. Tie ako potrava pre zvieratá spôsobujú, že aj ich tkanivá majú rovnaký pomer izotopov. Keď po ich zániku dochádza k postupnej premene rozpadom rádioizotopu 14C na 12C, poznajúc zákonitosti rozpadu a tzv. polčas rozpadu, vieme určiť vek – teda smrť - príslušného tkaniva.

Polčas rozpadu T1/2 je čas, v ktorom sa polovica jadier niektorých nestabilných rádioizotopov rozpadá v porovnaní s pôvodným množstvom v čase t0.

V prípade uhlíka 14C je predpokladaný polčas T 1/2 = 5730 rokov +/- 30 rokov (v iných zdrojoch sa uvádza 5568 rokov +/- 30 rokov). To znamená, že pomer koncentrácií izotopov organizmu (rastlina alebo zviera) je určený stavom atmosféry v čase, keď tento organizmus žil... Zvýraznil som túto vec, lebo súvisí s pochybnosťami, o ktorých budeme hovoriť nižšie.

To znamená, že za približne 5730 rokov klesne koncentrácia 14C na polovicu, za ďalších 5730 rokov zas na polovicu, teda na štvrtinu pôvodnej koncentrácie, atď., podľa vzťahu:
A = 0.255 e^(-λ t)
kde A = pomer koncentrácií, λ= konštanta premeny a t = hľadaný čas (vek).

Keďže podiel 12C je v atmosfére asi 98,89% a 14C len 0,00000000010%, na určovanie jeho koncentrácií sú potrebné veľmi presné meracie metódy. Nevýhodou najčastejšej metódy je zničenie vzoriek, ale postupne boli vyvinuté metódy, kde stačí len niekoľko gramov vzorky.

Polčas rozpadu C-14. Skriptá: radiometrické datování (Petr Šimek)

Z vyššie uvedeného, z rovnice i z grafov je jasne viditeľné, aké sú možnosti a obmedzenia tejto metódy: vhodná je pre stanovenie veku organických tkanív 20-25 tisíc rokov, pretože u starších tkanív je koncentrácia 14C zanedbateľná a prekrývajú ju chyby merania.

Základným princípom metódy na stanovenie koncentrácií je to, že iba uhlík obsiahnutý vo vzorke sa chemicky extrahuje, alebo že sa vzorka premení na sadze a ďalej sa vyčistí, aby sa ponechal iba uhlík obsiahnutý vo vzorke. Toto nám dáva celkové množstvo uhlíka vo vzorke. Beta aktivita, t.j. emitované beta-žiarenie, ktorú táto vzorka ukazuje, potom naznačuje koncentráciu 14C v tejto vzorke.

Táto rádioaktivita sa meria plynovými počítačmi. Tu však vzniká problém s citlivosťou merania: Bežná rádioaktivita pozadia je asi 500 puls/min, lenže vzorky majú hodnoty okolo 6-7 puls/min, čo je takmer stonásobok. Problém sa rieši tak, že sa aparatúra umiestňuje do tieniaceho boxu asi z 20 cm starého železa či „starších“ vojenských objektov, kde „vymrela“ rádioaktivita v nich obsiahnutých materiálov. Tým sa zníži pozadie cca na 100-120 puls/min. Napriek tomu je aktivita pozadia vyššia ako aktivita vzorky. Preto sa aparatúra so vzorkou a „geigerom“ obklopí kruhom pomocných Geigerových počítačov, ktorý blokuje meraciu čítačku vzorky na približne 0,01 s, vždy keď nejaký vonkajšia čítačka zaznamená impulz. Ide o tzv. antikoincidenčný systém, ktorý dokáže znížiť rádioaktivitu pozadia na nejakých 5-6 puls/min.

Od 50-tych rokov, kedy metóda vznikla, sa začala ďalej zdokonaľovať a pribudli ďalšie detekčné techniky, trebárs kvapalné scintilačné systémy.

Vzniká však aj otázka, či prvotné merania z 50-70-tych rokov, na základe ktorých sa vytvorili celé systémy chronologických dát a tabuliek – či už v geológii alebo paleontológii a paleoantropológii s aplikáciou v archeológii a teda historiografii - priniesli úplne korektné dáta; druhou otázkou je, či niekto prehodnocoval určité, hlavne rozhodujúce, takéto staršie získané dáta pomocou novších systémov.

Osobne neviem o takej iniciatíve, snáď jedine v súvislosti s výskumom skupiny nemeckých vedcov a historikov okolo prof.Illiga, Pritom skôr išlo o problémy v stratigrafii miest a iných oblastí. Celý výskum tejto skupiny začal práve s tým, že hromadne nesúhlasili novšie stratigrafické nálezy s oficiálne prezentovanou chronológiou. K tejto téme sa však vyjadrujú moje štúdie pod hlavičkou „Novej chronológie“.

 ---pokračování zde---