Penanggalan radiokarbon

Penanggalan radiokarbon adalah suatu metode penentuan usia suatu objek yang mengandung materi organik dengan memanfaatkan sifat radiokarbon, suatu isotop radioaktif dari karbon. Metode ini dikembangkan pada akhir tahun 1940-an oleh Willard Libby, yang menerima Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1960 berkat karyanya ini. Metode ini didasarkan pada fakta bahwa radiokarbon (14C) dihasilkan terus-menerus di atmosfer sebagai hasil interaksi sinar kosmik dengan nitrogen di atmosfer. 14C yang dihasilkan bergabung dengan oksigen di atmosfer untuk membentuk karbon dioksida radioaktif, yang digunakan tumbuhan untuk proses fotosintesis; hewan memakan tumbuhan tersebut dan menerima 14C. Ketika hewan dan tumbuhan tersebut mati, pertukaran karbon antara mereka dengan lingkungan berakhir, dan sejak saat itu, jumlah 14C yang dikandungnya mulai berkurang sedikit demi sedikit ketika 14C mengalami peluruhan radioaktif. Pengukuran jumlah 14C dalam sampel tumbuhan atau hewan mati seperti pada suatu potongan kayu atau potongan tulang menyediakan informasi yang dapat digunakan untuk memperkirakan kapan tumbuhan atau hewan tersebut mati. Semakin tua sampel tersebut, maka semakin sedikit 14C yang dapat dideteksi dari sampel tersebut, dan karena waktu paruh 14C adalah sekitar 5.730 tahun, penanggalan tertua yang dapat terukur melalui metode ini adalah sekitar 50.000 tahun lalu, meskipun metode penyiapan khusus terkadang dapat memberikan analisis akurat bagi sampel yang sudah sangat tua. Sejumlah penelitian telah dilakukan sejak tahun 1960-an untuk menentukan proporsi 14C di atmosfer. Hasilnya, dalam bentuk kurva kalibrasi, saat ini digunakan untuk mengkonversi pengukuran radiokarbon dalam suatu sampel ke dalam perkiraan usia sampel tersebut. Koreksi lainnya harus dibuat dengan mempertimbangkan proporsi 14C dalam jenis organisme yang berbeda (fraksionasi), serta kadar 14C yang bervariasi di biosfer. Pembakaran bahan bakar fosil seperti arang dan minyak, serta uji nuklir yang dilakukan pada 1950-an dan 1960-an mempersulit perhitungan penanggalan karbon. Karena waktu yang diperlukan untuk mengubah materi biologis menjadi bahan bakar fosil lebih lama dibanding waktu yang diperlukan bagi 14C untuk meluruh pada batas deteksi, bahan bakar fosil hampir sama sekali tidak mengandung 14C, dan karenanya sempat terjadi penurunan proporsi 14C di atmosfer yang berawal pada akhir abad ke-19. Kebalikannya, uji nuklir meningkatkan jumlah 14C di atmosfer, yang mencapai maksimumnya pada sekitar tahun 1965 dengan hampir dua kali dari jumlah 14C yang ada sebelum uji tersebut dimulai. Pengukuran radiokarbon pada mulanya dilakukan dengan alat pencacah-beta, yang menghitung jumlah radiasi beta yang dipancarkan melalui peluruhan atom 14C dalam sampel. Baru-baru ini, spektrometri massa pemercepat menjadi metode pilihan dalam pengukuran radiokarbon; metode ini menghitung seluruh atom 14C dalam sampel dan tidak hanya karbon yang akan meluruh selama pengukuran; karenanya metode ini dapat digunakan dengan sampel yang lebih sedikit, dan lebih cepat memberikan hasil. Pengembangan penanggalan radiokarbon berdampak besar pada bidang arkeologi. Selain memberi penanggalan yang lebih akurat dibandingkan metode sebelumnya, metode ini mampu membandingkan penanggalan dengan jarak yang amat besar. Sejarah arkeologi terkadang merujuk pengaruh ini sebagai "revolusi radiokarbon". Penanggalan radiokarbon memberikan penanggalan bagi sejumlah masa transisi prasejarah penting, seperti akhir zaman es terakhir, dan awal Neolitikum dan Zaman Perunggu di wilayah yang berbeda. Sejak diperkenalkan metode ini telah banyak digunakan sampai saat ini untuk menganalisis banyak objek terkenal, antara lain sampel dari Gulungan Laut Mati, Kain Kafan dari Torino, sejumlah besar artefak dari zaman Mesir kuno untuk memasok informasi bagi kronologi Dinasti Mesir, dan Ötzi, manusia purba yang jasadnya ditemukan terawetkan dalam es.