C14: Der Tod startet die Stoppuhr
Radiokohlenstoff - Methode:
Der Tod startet die Stoppuhr
Immer wenn ein Lebewesen stirbt, beginnt eine Stoppuhr
zu laufen. Die Wissenschaft kann diese Uhr ablesen und so das
Alter eines Fossils ermitteln.
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Der Weltraum ist erfüllt von kosmischer Strahlung, die auch in die oberen Schichten der Erdatmosphäre eindringt.
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Atomkerne, die von dieser Höhenstrahlung getroffen werden, zerbrechen in ihre Bestandteile. Mit hoher Geschwindigkeit stieben die Bruchstücke auseinander und kollidieren mit anderen Kernen.
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Trifft ein Neutron in einen Stickstoffkern, so reagiert dieser, indem er ein anderes Teilchen ausstößt. Das abgegebene Teilchen ist jedoch ein positiv geladenes Proton. Aus Stickstoff wird Kohlenstoff.
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Der Kern des verwandelten Atoms hat jedoch 14 Teilchen, nicht 12 wie normaler Kohlenstoff. Man nennt ihn daher Kohlenstoff - 14 (C14 C=Kohlenstoff). Es ist eine Verwandlung auf Zeit, die irgendwann durch radioaktiven Zerfall endet. Aber das kann Tausende von Jahren dauern.
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Durch das Wettergeschehen werden die 14C - Atome gleichmäßig in der gesamten Biosphäre unseres Planeten verteilt. Auf lange Sicht stellt sich ein Gleichgewicht zwischen zerfallenden und neu entstehenden Atomen ein.
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Als Bestandteil des lebensnotwendigen Kohlendioxids nehmen auch Pflanzen diesen Kohlenstoff auf. Ein Teil der Atome wird als Stoffwechselprodukt wieder ausgeschieden, ein anderer jedoch bleibt als Bestandteil z.B. eines Blattes in der Pflanze zurück.
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Ãœber die Nahrungskette gelangt radioaktiver Kohlenstoff letztendlich in jedes Lebewesen. Wie bei den Pflanzen wird bei diesem Wildschwein ein Teil der Atome zu Bausteinen des Lebens - z.B. in einem Knochen oder im Fleisch eines Muskels.
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Durch den Stoffwechsel des Tieres treten ständig frische Atome an die Stelle der zerfallenen - bis der Pfeil des Jägers diesem Prozeß ein Ende setzt. Die erlegte Beute wird ins Lager mitgenommen und dort verzehrt.
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Auch der Mensch setzt auf diese Weise die Nahrungskette fort. Teilen des Wildschweins aber bleibt die weitere Teilnahme am Stoffkreislauf versagt.
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Sie landen als unbrauchbarer Abfall in einer Höhlenecke. Noch immer enthalten sie normale und radioaktive Kohlenstoffatome im charakteristischen Verhältnis. Mit dem Sterben des Tieres endete jedoch der Nachschub an frischem Kohlenstoff aus der Umwelt.
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Der Zerfall aber setzt sich weiter fort. Deshalb nimmt die Anzahl der 14 C - Atome im Laufe der Jahre ständig ab. Nach etwa 5.730 Jahren ist - statistisch betrachtet - die Hälfte der Atome zerfallen.
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Diese Zahl ist eine feste physikalische Größe, das heißt, es besteht ein Zusammenhang zwischen der verstrichenen Zeit und der Anzahl der noch vorhandenen Atome.
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So kann, was in der Vorgeschichte achtlos liegenblieb, bei sorgfältiger Bergung zu einem wichtigen Element der Altersbestimmung werden.
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Im Labor wird eine Probe des Kohlenstoffs abgewogen und zur Ermittlung der Zerfallsrate in ein von äußerer Strahlung abgeschirmtes Messinstrument gesteckt.
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Unter den vielen Atomen der Probe sind einige wenige, die genau in diesem Zeitraum zerfallen: sie stoßen ein Kernteilchen aus und werden wieder zu Stickstoff. Ein Zähler registriert diese Vorgänge.
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Aus der Anzahl dieser Zerfälle pro Zeiteinheit kann der Wissenschaftler nun den Anteil der noch unzerfallenen Atome exakt ermitteln. Die verstrichene Zeit ergibt sich aus den bekannten Gesetzmäßigkeiten des radioaktiven Zerfalls. Die Stoppuhr ist abgelesen.
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