Wat zijn isotopen?
Elementen worden ingedeeld naar het aantal protonen in de atoomkern. En van alle elementen bestaan varianten met een verschillend aantal neutronen in de kern. Zo'n variant heet een isotoop.
Het lichtste element, waterstof, heeft slechts drie isotopen. Daarmee is het het element met de minste varianten. Cesium en xenon hebben met 36 de meeste isotopen.
Wat kunnen wetenschappers met isotopen?
Sommige isotopen zijn stabiel, terwijl andere radioactief zijn. Dat laatste houdt in dat ze omgezet worden in andere stoffen – verval.
In 1946 ontdekte de Amerikaanse fysisch scheikundige Willard Frank Libby dat de radioactieve isotoop koolstof 14 bruikbaar is om archeologische vondsten mee te dateren.
De dampkring van de aarde bevat drie isotopen van koolstof. Deze isotopen, waaronder koolstof 14, worden via fotosynthese door planten opgenomen en belanden zo in de dieren en mensen die de planten eten.
Met behulp van de koolstof 14-methode is bepaald dat de lijkwade van Turijn niet uit de tijd rond de dood van Jezus stamt, maar uit de middeleeuwen. Hij is ergens tussen 1260 en 1390 gemaakt
Met behulp van de koolstof 14-methode is bepaald dat de lijkwade van Turijn niet uit de tijd rond de dood van Jezus stamt, maar uit de middeleeuwen. Hij is ergens tussen 1260 en 1390 gemaakt.
Hoe wordt de ouderdom van een organisme bepaald met koolstof 14?
Het radioactieve koolstof 14 wordt langzaam omgezet in stabiele stikstof. Als dieren en planten sterven, wordt de vervallen koolstof 14 niet langer aangevuld met nieuwe isotopen, en daardoor daalt het gehalte koolstof 14. Aan het niveau koolstof 14 kunnen we dus precies aflezen wanneer een organisme gestorven is.
Minder dan een gram van een bot kan genoeg zijn voor een nauwkeurige koolstof 14-datering, als er tenminste nog eiwitten in zitten.
Bestaan er andere dateringsmethoden met isotopen?
Een betrouwbare koolstof 14-datering is doorgaans mogelijk met organisch materiaal dat niet ouder is dan 50.000 jaar. Maar ook andere isotopen kunnen voor dateringsdoeleinden worden gebruikt, bijvoorbeeld uranium 238 en uranium 235.
Deze twee uraniumisotopen vervallen tot loodisotopen met een verschillende halfwaardetijd. Door de verhouding tussen deze twee isotopen te meten, kunnen wetenschappers gesteente en vulkanisch materiaal dateren. Zo hebben ze de ouderdom van de aarde en het tijdstip dat de dinosaurussen uitstierven bepaald.
Dinosaurusbotten zijn te oud om koolstof 14 te kunnen bevatten, maar door het materiaal eromheen op loodisotopen te onderzoeken, hebben onderzoekers berekend dat de reuzenreptielen circa 65 miljoen jaar geleden zijn uitgestorven.
Wat kun je met stabiele istopen?
Ook stabiele isotopen kunnen kennis over het verleden prijsgeven. Micro-organismen eten liever stabiele koolstof 12 dan de andere stabiele koolstofisotoop, koolstof 13. Door de verhouding tussen deze twee stabiele isotopen te meten, zijn wetenschappers erachter gekomen wanneer het leven op aarde ontstond.
Ook de klimaatgeschiedenis van de aarde kan met behulp van stabiele isotopen in kaart gebracht worden. De 'thermometer' bestaat uit fossielen van foraminiferen, microscopische diertjes. Hun kalkskelet heeft twee stabiele zuurstofisotopen opgenomen uit het zeewater: gewone zuurstof of zuurstof 16, en de zwaardere isotoop zuurstof 18. Het gehalte zware zuurstof is het hoogst in boormonsters uit koude perioden.