• بازدید : 52 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

هر گاه در خودم احساس پيري زود رس و نا بهنگام مي‌كنم، به سنگي كه در گوشة ميز كارم قرار دارد،  نيم‌نگاهي مي‌اندازم. اين سنگ خاكستري تيره، بخشي از تودة گرانيت مانند  “نايس- gneiss ” است. من آن را در سواحل رودخانة ” آكاستا- Acasta ” در مرزهاي شمال غربي كانادا پيدا كرده ام. در نظر اول مانند همة نايس ها است. تنها در يك مورد با بقيه تفاوت دارد: قديمي ‌ترين سنگي است كه تا كنون در سطح زمين يافت شده است. اين سن به‌اندازه اي زياد است كه حتي تصورش مشكل مي‌نمايد
دانشمندان بر حسب اينكه چه مقياس زماني لازم دارند، ساعتهاي گوناگوني را انتخاب مي نمايند. مثلا براي اندازه‌گيري زمانهاي تا حدود ۴۰۰۰۰سال پيش، كربن ۱۴ مناسب است. محققان با اندازه گيري مقدار كربن راديو اكتيو موجودي كه قبلا زنده بوده، ميتوانند زمان مرگ آن را مشخص نمايند. به عنوان مثال، باستان شناسان مي‌دانند كه يكي از قديمي‌ترين قسمت‌هاي ” استون هنج- Stone Henge ” در انگليس، آبراهه‌اي است كه سنگهاي مشهور را محاصره كرده است. اين آبراهه، بوسيلة شاخ‌هاي گوزن حفر شده كه بقاياي آنها در كنار آبراهه يافت شده اند. با اندازه گيري كربن ۱۴ اين شاخ‌ها معلوم شد كه اين حفاري در ۵۰۰۰ سال پيش صورت گرفته است. 
 
و اما كربن راديو اكتيو از كجا مي آيد؟ همة اتمها _ چه كربن و چه ساير عناصر_ شامل اجزا زير اتمي در هستة خود هستند: نوترون‌ها و پروتون‌ها . معمولا اتمها تعداد برابري از نوترون و پروتون دارند. مثلا كربن  6 پروتون و ۶ نوترون دارد كه با هم كربن با عدد اتمي ۱۲ را بوجود مي‌آورند . وقتي همين اتم‌ها ، تعداد متفاوتي نوترون در هستة خود داشته باشند،اين اتمهاي جديد، ايزوتوپ اتم اول ناميده مي‌شوند.
کربن ۱۲ يکی از ايزوتوپ های کربن است. ايزوتوپ ديگر آن کربن ۱۴ می باشد که ۸ نوترون در هستة خود دارد. اين نوع کربن زمانی تشکيل می شود که ذرات فضايي  بشدت با اتم های نيتروزن موجود در اتمسفر برخورد می کنند. 
   ايزوتوپ های راديواکتيو با سرعت قابل پيش‌بينی از هم پاشيده می شوند. کربن ۱۴ نيز از اين قاعده مستثنی نيست. اگر شما ۱ پوند(۴۵۳/۰ کيلوگرم) کربن ۱۴ را در يک شيشه قرار دهيد، پس از ۵۷۳۰ سال نصف آن به نيتروژن ۱۴ تبديل می شود. فيزيکدانان اين زمان را، زمان نيمه عمر می نامند. گياهان و جانوران زنده، دی اكسيد کربن را از هوا جذب می کنند، که شامل هر دو نوع کربن ۱۲ و ۱۴ است. اما به محض مردنشان، کربن ۱۴، شروع به فروپاشی به نيتروژن ۱۴ می نمايد. با مقايسه سطح کربن ۱۴ نسبت به کل مقدار کربن موجود در جسم مورد نظر، دانشمندان می توانند محاسبه کنند که چقدر از زمان مرگ گياه يا جانور گذشته است.
 
تابش نور تهييجي و استفاده از آمينو اسيدها
 ***فسيل های قديمی تر از ۴۰۰۰۰ سال ، ميزان خيلی کمی از کربن ۱۴ دارند. بنابراين دانشمندان مجبور به يافتن راههای ديگری برای تعيين سن آنها شدند. زمين شناسی بنام “گيفورد ميلر- Gifford Miller ” از دانشگاه كلرادو، در حوالي درياچة ويكتوريا _ استرالياي جنوبي، به من نشان داد كه چگونه از دو روش جديد استفاده مي‌كند تا محدوديت كربن ۱۴ را از بين ببرد.
درياچة ويكتوريا  به  قوس  بزرگي  از  تپه هاي شني  چسبيده   است كه طي دهها  هزار  سال  روي  هم  انباشته شده اند. ميلر و من همراه دسته‌اي از پرندگان( كوكاتو- نوعي طوطي كاكلي)، از ماسه‌هاي مواج بالا رفتيم. به‌تدريج كه به لايه هاي دورتر و عميقتري از تپه هاي ماسه اي رسيديم، توده هايي از پوسته‌هاي صدف سياه خودنمايي مي‌كرد.  احتمالا در  زمانهاي   قديم  توسط  بوميان  منطقه از  درياچه  جمع آوري  شده  بودند.  هنوز سر نيزه هاي بوميان در كنار استخوان هاي كانگورو و شترمرغ هاي شكار شده، به چشم مي‌خورد.در جستجوي آب در طول زمان، به عقب برگشتيم و به طرف يك آبراهه پايين آمديم.
ميلر در حاليكه به لايه اي رسي اشاره مي‌كرد گفت:” به نظر من اين لاية منقرض شده هااست. ديرين شناسان در آن، اسكلت‌ كيسه داران غول پيكر، كانگورو‌هاي با ۱۰ فوت بلندي و شيرهاي كيسه داررا پيدا كرده اند. ” ( هر فوت معادل ۴۸/۳۰ سانتي متراست)
در مورد علت انقراض اين موجودات بزرگ جثه هنوز در استراليا شك و ترديد وجود دارد. آيا انسانهاآنها را نابود كرده اند يا تغييرات آب و هوايي؟ اولين قدم براي حل اين معما، گشودن رمز عمر اين فسيل ها است، اما ميزان كربن ۱۴ باقيمانده در اين اسكلتها كافي نيست تا سن آنها را بدست آوريم. ميلر براي من توضيح داد كه چگونه از ساعتهاي ديگر استفاده مي كند. او در حاليكه جسم كوچكي را به اندازه ناخنش بلند كرده بود، گفت:”بفرماييد! اين هم جنيورنيس- Genyornis” .  
 
 جنيورنيس پرندة غول پيكري بوده با ۴۰۰ پوند وزن كه قادر به پرواز نبوده است. آنچه ميلر در دست داشت، تكة كوچكي از پوست تخم اين پرنده بود به رنگ شيري با فرورفتگي هاي كوچك در سطح آن. او هزاران قطعة مشابه از نقاط مختلف استراليا جمع آوري كرده است. آنها همه جا يافت مي شوند و يكبار كه فهميديد دنبال چه مي گرديد، به راحتي مي‌توانيد آنها را از ماسه ها جدا كنيد. او مي گويد:” خيلي جالبه، كي فكرش رو مي‌كرد كه راه بري و پوست تخم پرنده جمع كني؟!” 
ميلر و همكارانش عمر پوسته هاي جنيورنيس را به دو روش تعيين كرده اند. روش اول بنام Optically stimulated luminescence( OSL) معروف است. يك كاني را در نظر بگيريد. اتم‌هاي راديواكتيو و دروني اين كاني،  ذراتي آزاد مي‌كنند كه انرژي آنها قادر است الكترونها را از حالت پايه  بيرون بكشد و آنها را آزاد كند. گاهي اين الكترونهاي آزاد شده در حفره هاي ساختماني موجود در كريستال كاني مورد نظر( در اينجا كوارتز)انباشته مي شوند. اين تله‌هاي كريستالي، در يك سيستم زماني منظم، بتدريج با الكترونها پر مي‌شوند. اگر شما بتوانيد سرعت به دام افتادن الكترونها را محاسبه كنيد و سپس تعداد الكترونهاي به دام افتاده را بشماريد، ميتوانيد بفهميد چه مدت از زماني كه كاني مورد نظر در معرض نور خورشيد، يعني در سطح زمين قرار داشته مي‌گذرد. زيرا اگر نور خورشيد، حتي به مدت چند ثانيه به كاني مورد نظر مورد نظر برسد، انرژي خورشيد،  تمام الكترونهاي در تله افتاده را آزاد مي كند و به محل اوليه شان بر مي گرداند. در واقع ساعت را دوباره روي صفر قرار مي دهد. 
كار مهم ميلر اين بود كه پوسته ها را از درون ماسه هايي بيرون بياورد كه از لحظة دفن شدن، نور خورشيد به آنها نتابيده است. به اين ترتيب ماسه هاي اطراف اين پوسته‌ها، حاوي كوارتزهايي با خصوصيات مورد نظر بودند. براي بدست آوردن چنين كريستالهايي، او از يك كارشناس متخصص در اين روش كمك گرفت: نايگل ا. سپونر- Nigel A.Spooner ”  فيزيكداني  از  دانشگاه  ملي  استراليا.  سپونر استوانه هاي  فولادي تو خالي را در ماسه هايي كه پوسته هاي جنيورنيس را احاطه كرده بودند، قرار مي‌داد و با چكش، آنها را كاملا درون ماسه ها فرو مي برد. سپس به سرعت در استوانه ها را مي بست، در پلاستيك سياه بسته بندي مي‌كرد و به آزمايشگاهش انتقال مي‌داد. در آزمايشگاه، او دانه هاي كوارتز را در ماشيني قرار مي دهد كه تابش هايي از فوتونهاي با انرژي هاي مشخص، الكترون‌هاي در تله افتاده را به اتمهاي اصلي‌شان برمي‌گردانند. با برگشت هر الكترون، مقداري انرژي بصورت نور آزاد مي‌شود. با اندازه‌گيري اين نور، سپونر مي‌تواند تعداد الكترونهاي در تله افتاده را محاسبه كند و از روي تعداد آنها، زمان دفن ماسه و در نتيجه سن پوستة تخم پرنده را دريابد. به منظور دقت بيشتر، تمام اين عمليات در تاريكخانه‌اي كه تنها با نورهاي قرمز ضعيف روشن مي شود، انجام مي پذيرد.
 
روش ديگري كه ميلر بر روي آن كار كرده، استفاده از پروتئين هاي حفظ شده در درون پوستة تخم‌ها است. واحد‌هاي ساختماني پروتئين ها ، يعني آمينواسيدها، مي‌توانند از لحاظ نوري، راست گردان يا چپ گردان باشند. به دلايلي كه هنوز ناشناخته مانده است، طبيعت به شدت آمينو اسيد‌هاي چپ گردان را ترجيح مي دهد.
يعني آمينو اسيدهاي طبيعي موجود در بدن موجودات زنده ، چپ گردانند. اما پس از مرگ، طي واكنش راسميزاسيون- Racemization،  اين آمينو اسيد ها با سرعت مشخصي به ايزومرهاي راست گردان خود تبديل مي‌شوند. البته سرعت تبديل اين ايزومرها، به دقت ساعت راديواكتيونيست، چرا كه اين فرآيند به دما بستگي دارد: گرما سرعت واكنش را افزايش و سرما آهنگ آن را كاهش مي‌دهد. با اين وجود، ميلر با تخمين تغييرات آب و هوايي استراليا طي ۱۰۰۰۰۰ سال گذشته، توانسته است معيار دقيقي به‌دست آورد. 
هر دوي اين روشها جواب واحدي براي سن پوستة تخم جنيورنيس ارائه كرده اند و نشان دهندة اين واقعيت اند كه اين پرنده در ۵۰۰۰۰ سال پيش منقرض شده است . با توجه به شواهد آب و هوايي، واضح است كه تغييرات زيست محيطي سبب انقراض اين پرندة غول پيكر نشده است. چرا كه گزارشهاي آب و هوايي نشان مي‌دهند كه در ۵۰۰۰۰ سال پيش، آب و در نتيجه گياهان اين منطقه فراوان بوده اند. در عوض دانشمندان استراليايي  سرنخ‌هايي از حضور انسان در تپه‌هاي ماسه اي درياچة مانگو- Mungo  به‌دست آورده اند كه سن آنها به حدود ۶۰۰۰۰ سال پيش بر‌مي‌گردد- قديمي‌ترين اثر وجود انسان در استراليا. حضور انسان در نزديكي زمان انقراض، اشاره بر اين دارد كه انسانها، عامل انقراض جنيورنيس بوده اند.
 
رزونانس اسپين الكترون و تابش گرمايي
***در بالاي چهارچوب‌هاي زماني يكي از اولين انسان‌ها، به منظره اي نگاه مي‌كند كه هومو ساپينس هاي كنوني- Homo Sapiens ، دور هم جمع مي شوند تا گذشت سال ها را در شروع سال جديد جشن بگيرند. خوشبختانه جوان بودن ما، مانع از اين نشده تا قفل هاي بستة سيارة خود را بگشاييم. 
در غاري در نزديكي غزه، اسكلتي پيدا شده كه به دو روش تعيين سن شده است: رزونانس اسپين الكترون(ESR ) و تابش گرمايي- Thermoluminescence .
زمين همواره در معرض تشعشعات ناچيزي از اورانيوم، توريم و پتاسيم قرار دارد. وقتي اين تابش به اتم‌هاي موادي مانند ميناي دندان برخورد مي كند، الكترون‌هايشان را جابه جا مي كند، در نتيجه ميدان مغناطيسي ماده تغيير مي‌كند. اين تغييرات با سرعت مشخصي صورت مي گيرند. از طرفي هر چه تعداد الكترون‌هاي جابه‌جا شده بيشتر باشند، سن جسم مورد نظر بيشتر است. در كنار اسكلت به دست آمده در غزه، فسيل‌هاي ديگري از جمله دندان يك اسب به دست آمد. با استفاده از روش ERS ، سن آن ۱۰۰۰۰۰ سال تعيين شد. 
در آنجا سنگ هاي آتشزنه هم پيدا شد. اين سنگ‌ها به روش تابش گرمايي تعيين سن مي‌شوند. اساس كار مانند روش تابش تهييج نوري است. با اين تفاوت كه در آنجا  نور خورشيد انرژي لازم براي بازگرداندن الكترون‌ها به مدارهاي اصلي را فراهم مي‌كرد، اما در اينجا حرارت اين كار را مي كند. وقتي سنگ آتشزنه( يا موارد مشابه) حرارت مي بينند، الكترون‌هاي جابه‌جا شده شان از حالت‌هاي نيمه پايدار به ترازهاي اصلي خود بر‌ميگردند وانرژي اضافي خود را به‌صورت نور نشر مي نمايند. ميزان نور نشر شده، معياري از تعداد الكترونها ي جابه‌جا شده است. به اين ترتيب، عمر آنها از آخرين باري كه استفاده شده‌اند، محاسبه مي‌گردد. اين آتشزنة خاص نيز به ۱۰۰۰۰۰ سال پيش بر مي‌گردد. اين اطلاعات چه ارزشي براي ما دارند؟ آنها به ما مي گويند كه انسان جديد، خيلي زودتر از آنچه تصور مي‌شد، آفريقا را ترك كرده است. حالا وقتي از خود مي‌پرسيم:” چقدر از سن ما مي‌گذرد؟” به اين سو كشيده مي‌شويم تا بدانيم: “ما كه هستيم؟”
 
 استفاده از اورانيوم در كريستال هاي Zircon
*** سني كه ميلر در مورد آن صحبت مي كند، يعني ۵۰ تا ۶۰ هزار سال پيش، در اروپاي قرن ۱۶، پوچ و بي معني تلقي مي‌شد. در آن زمان، تاريخ زمين را بر اساس داستانهاي انجيل تعيين كرده بودند. جيمز آشر-James Ussher در سالهاي ۱۶۵۰ ميلادي مطرح كرد كه خدا زمين را در ۴۰۰۴ پيش از ميلاد خلق كرده است. دقيقتر بگوييم در ۲۲ اكتبر! اين عقيده تا ۲۰۰ سال معتبر بود. تا اينكه دانشمندان متوجه شدند كه سنگهاي كرة زمين در يك سيستم لايه لايه و منظم بر روي هم چيده شده اند. اين لايه ها توسط نيروهايي تشكيل شده‌اند كه ما هنوز هم عملكرد آنها را مي بينيم: فرسايش كوهستانها و رسوب كردن تدريجي ذرات آنها در ته رودخانه ها و درياها. اما آنچه بديهي است كه اين نيرو ها به آهستگي عمل مي كنند و براي اينكه مناظر كنوني را در سطح زمين بوجود آورند، ميليونها سال لازم است:  عمر كره زمين. 
 

عتیقه زیرخاکی گنج