Contaminatie

C14_formatieIn mijn vorige blogpost behandelde ik diverse milieufactoren die ervoor kunnen zorgen dat voorwerpen van organisch materiaal bij leven aangereikt of verarmd raken met koolstof 14, met alle gevolgen van dien voor de uitkomsten van een datering met de koolstofmethode, zogenaamde ‘reservoireffecten’. De oplossingen die ik schetste, zullen u waarschijnlijk al op het idee hebben gebracht dat een goede koolstof 14-datering niet eenvoudigweg een meting is, gevolgd door wat rekenkundige correcties – zoals ik in de blogposts daarvoor schetste – maar ook inzicht vergt in allerlei omstandigheden.

Dat geldt ook voor aanrijking of verarming met koolstof 14 nadat het organisme is overleden en er in theorie alleen nog maar koolstof 14 kan verdwijnen door radioactief verval. In de praktijk kan een voorwerp echter wel degelijk nog vervuild raken met koolstof 14 van buitenaf. Als de bron van dat koolstof 14 ouder of jonger is dan het voorwerp zelf, heeft dat natuurlijk effect op de datering.

Berucht zijn koolstofbronnen die zo oud zijn dat ze geen koolstof 14 meer bevatten. In mijn vorige blogpost noemde ik al de effecten die fossiel kalksteen konden hebben. Maar ook scheepshout dat is geteerd om het waterdicht te maken, of voorwerpen die voor het museum met parafine zijn geconserveerd, kunnen niet zomaar meer worden gedateerd. Teer en parafine worden van aardolie gemaakt. Aardolie is een miljoenen jaren oud organisch materiaal, dat geen enkel koolstof 14 meer bevat en een datering ouder zal laten uitvallen.

PodzolHiernaast ziet u een profiel door een podzolgrond. De dikke donkerbruine band is een zogenaamde ‘bodemhorizont’ waarin door regenval allerlei organische rottingsproducten zijn ingespoeld: humus. Dat materiaal komt uit de lichte horizont erboven die als gevolg van doorsijpelend regenwater helemaal is uitgeloogd. Humus is organisch materiaal, je kunt het dus dateren. Het bestaat uit allerlei organische zuren en het wordt door de bodem getransporteerd. Een constante aanvoer van verse humuszuren kunnen ervoor zorgen dat een organisch voorwerp wordt gemarineerd in een badje met jonge koolstof.

Bodembacterien en schimmels laten ook allerlei organisch materiaal achter. Denk aan uitscheidingproducten in de porieën van begraven bot, of de dode organismen zelf in de vaten van oud hout of houtskool. De haarwortels van nog levende planten en bomen dringen niet alleen in de bodem, maar ook in alle kieren, gaten en poriën van materiaal dat in die bodem aanwezig is. Allemaal bronnen van jong koolstof, dat een te dateren koolstof 14-monster kan vervuilen.

Als vuistregel levert oud (koolstof 14-loos) koolstof een hogere ouderdom op van 80 jaar per 1% aanrijking. Vervuiling met jong koolstof levert een verschil op dat afhankelijk is van de ouderdom van het voorwerp: hoe ouder, hoe groter de afwijking. De perfecte – dat wil zeggen: niet op te sporen – vervuiling bestaat in theorie niet. Daarvoor zouden er op moleculair niveau koolstofatomen tussen het voorwerp en de omgeving moeten worden uitgewisseld, zodat de chemie niet veranderd, maar de samenstellende atomen wél. Maar vervuiling kan zich wel op zo’n microscopisch klein niveau afspelen, dat het praktisch lastig wordt alleen het oorspronkelijke materiaal te dateren en dan zit je toch met een probleem.

TollundManOok daar zijn oplossingen voor. Om te beginnen is het dateren een stuk verbeterd sinds de dateringsmethode met de deeltjesversneller, de AMS-datering. Daar is zo weinig materiaal voor nodig, dat het mogelijk wordt om bijvoorbeeld afzonderlijke zaden te dateren. Zo kun je een in humuszuren gemarineerde omgeving toch adequaat dateren, want zaden zijn doorgaans goed bestand tegen zo’n proces. Van veenlijken – afkomstig uit een bij uitstek humusrijke omgeving – kunnen afzonderlijke onderdelen worden gedateerd: haar, tanden, nagels, bot, huid, kleding. Vergelijking van die dateringen onderling maken dan een uitspraak mogelijk over hoe ernstig de invloed van humuszuren is geweest.

Vervuiling kan ook worden opgespoord onder de microscoop. In gevallen waarin dat nuttig is, is inspectie onder de microscoop een standaardprocedure. Bij de lijkwade van Turijn is bijvoorbeeld gekeken naar de hoeveelheid roet in het doek. In 1532 is het doek namelijk het slachtoffer geweest van een brand. Niet alleen brandden gesmolten druppels zilver gaten in het doek, mogelijk was er ook roet in het doek neergeslagen. Wellicht zou de koolstof uit dat roet de datering kunnen beïnvloeden. Nu wisten wetenschappers al dat het niet mogelijk was om met behulp van roet uit 1532 een doek uit de eerste eeuw een middeleeuwse datering te geven, daarvoor was zoveel roet nodig dat het doek pikzwart zou zijn geworden. Toch zijn alle gedateerde vezels eerst onder de microscoop doorgegaan en toen bleek dat er nauwelijks roet op het doek zat.

Doel van zo’n inspectie is te bekijken wat er eventueel aan vervuiling in het monster zit, of het verwijderbaar is en zo nee, wat de herkomst en ouderdom van de vervuiling kan zijn. Zo kan er mogelijk rekening gehouden worden met de invloed op de datering. Of je besluit dat het monster onbruikbaar is voor een betrouwbare datering en verzint een andere list.

Vrijwel alle monsters die worden gedateerd, worden schoongemaakt om eventuele vervuiling te verwijderen. De standaardbehandeling is het afwisselend baden in een zuur, een base en weer een zuur. Dat heet de ‘AAA’- behandeling, naar het Engels: acid-alkali-acid. Voor het zuur wordt zoutzuur gebruikt (HCl), voor de base natriumhydroxyde (NaOH), beide stoffen bevatten geen koolstof, uiteraard. Het zuur lost secundaire carbonaten op (lees: ingespoelde kalk), de base ingespoelde organische zuren (zoals humus). De laatste zuurbehandeling is om het monster weer neutraal te krijgen.

De AAA-behandeling maakt bij twijfel over eventuele vervuiling een wel erg gave truc mogelijk: je dateert niet alleen het monster, maar ook je afwasmiddel. Alle koolstof in je afwasmiddel moet wel uit het monster komen en is dus onderdeel van eventuele vervuiling geweest. Als je je afwasmiddel dateert, kom je er vanzelf achter of er verstorende vervuiling in je monster zat en in hoeverre dat je datering kan hebben veranderd. Er bestaan zelfs methoden waarbij niet het monster, maar uitsluitend het afwasmiddel wordt gedateerd. Soms wil een geoloog bijvoorbeeld weten hoe oud de humuszuren in de bodem zijn. Er bestaan ook reinigingsmethoden die erop gericht zijn bepaalde stoffen te isoleren voor datering. De bekendste zijn de extractie van collageen uit botmateriaal en het oplossen van alles in je monster behalve houtcellulose.

turin_shroud_faceEen met reiniging samenhangende truc is het opsplitsen van je monster voor meerdere dateringen, waarbij je de verschillende monsters op verschillende manieren schoonmaakt, varierend van heel voorzichtig tot heel agressief. Voorzichtig schoongemaakte monsters geven bij vervuiling een grotere afwijking van de juiste datering dan agressief schoongemaakte. Deze truc is ook toegepast op de lijkwade van Turijn. Alle drie laboratoria die aan het onderzoek meededen, hebben hun lijkwade-monster in drie afzonderlijke dateringen opgesplitst. Er zijn dus eigenlijk negen dateringen uitgevoerd op het doek. Die negen dateringen kwamen onderling sterk overeen, wat erop wijst dat er nauwelijks van vervuiling sprake was.

Ten slotte bestaat er nog een aparte vorm van vervuiling, namelijk die van de onderzoeksapparatuur zelf. De bekendste is achtergrondstraling, die vooral invloed kan hebben als je een heel oud monster met de geigerteller dateert. Voor oude monsters heb je een lange meetperiode nodig, soms zelfs dagen. Je geigerteller meet natuurlijk niet alleen radioactieve deeltjes uit je monster, maar ook alles wat langsflitst van andere herkomst, vooral de kosmische straling, die er altijd en overal is. Dat probleem was direct bij de ontdekking van de koolstofmethode natuurlijk al bekend en er zijn dan ook oplossingen voor. Je kunt de achtergrondstraling apart meten en dan je metingen vergelijken. Vaak is de meetapparatuur afgeschermd.

Zo liggen er ergens in een koolstoflab (ik weet niet welk) loodblokken die ooit door onderwaterarcheologen zijn opgedoken uit een zeventiende eeuws scheepswrak. Dat lood was zo oud dat er geen radioactieve loodisotopen meer in zaten en daarmee werden twee vliegen in één klap geslagen: het lood schermde de achtergrondstraling af en het lood zelf was geen bron meer van rondvliegende radioactieve deeltjes.

Vervelender is vervuiling van je laboratoriumapparatuur. Achtergebleven materiaal van eerdere dateringen kan je hele volgende datering behoorlijk versjteren. Natuurlijk worden in labs strenge schoonmaakprocedures voor de gebruikte apparatuur gebruikt. Dat is echter niet het enige. Regelmatig worden voorwerpen of standaardmonsters met een bekende datering of een exact bekend koolstof 14-gehalte gedateerd om te bekijken hoe groot de afwijking is. Zo weet je of je apparatuur nog voldoet, of je meet exact je afwijking. Bij belangrijke dateringen worden meerdere metingen uitgevoerd of – daar heb je de lijkwade van Turijn weer – wordt gelijktijdig in meerdere laboratoria gedateerd.

Het zal u niet verbazen dat er – waar gehakt wordt, vallen immers spaanders – bij die controles wel eens fouten worden geconstateerd. In het tijdschrift Radiocarbon worden dan ook regelmatig correcties gepubliceerd van uitgevoerde dateringen, soms zelfs van series dateringen die in een bepaalde periode zijn uitgevoerd.

In mijn laatste blogpost in deze serie ga ik in op de kunst van het koolstofdateren en de wijze waarop contrakenners de methode aan u presenteren.

Advertenties
Dit bericht werd geplaatst in Wetenschap en getagged met , , , , . Maak dit favoriet permalink.

4 reacties op Contaminatie

  1. Pingback: Reservoireffect | Apoftegma

  2. Pingback: Contra-koolstof | Apoftegma

  3. Pingback: Livius Nieuwsbrief | Januari | Mainzer Beobachter

  4. Pingback: Lijkwadegeleuter | Mainzer Beobachter

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s