FB Find Us on Facebook

Kierownik: dr hab. inż. Andrzej Rakowski

Czas trwania

2018-2021

Partnerzy

Finansowanie

Narodowe Centrum Nauki, grant UMO-2017/25/B/ ST10/02329

Streszczenie

W roku 2012 ukazał się w Nature artykuł przedstawiający gwałtowny wzrost koncentracji radiowęgla w atmosferze spowodowany aktywnością naszej gwiazdy. Zanotowany w próbkach przyrostów rocznych kryptomeri japońskiej (Cryptomeria japonica) na przełomie lat 774 i 775 n.e. wynosił 12‰. Podobny wzrost (11,3‰) został zanotowany na przełomie lat 993 i 994 n.e. W literaturze efekt ten nosi nazwę efektu Miyake od nazwiska odkrywczyni.

Efekt ten ma ogromne znaczenie z punktu widzenia datowania radiowęglowego. Bazujące na rozpadzie izotopu węgla o masie 14 datowanie, opiera się na znajomości koncentracji tego izotopu w przeszłości oraz na jego koncentracji w próbce w chwili pomiaru. Ponieważ koncentracja tego izotopu w atmosferze nie jest stała w czasie, dlatego też do otrzymania wieku kalendarzowego próbki konieczne jest użycie krzywej kalibracyjnej. Pozwala ona na wyznaczenie przedziału lat kalendarzowych, którym odpowiada odpowiednia koncentracja radiowęgla (wiek radiowęglowy). Krzywa ta w początkowym okresie zbudowana została w oparciu o koncentracje radiowęgla w słojach przyrostów rocznych drzew datowanych dendrochronologiczne. Analizowane próbki obejmowały przedziały dziesięcioletnie, co powodowało, że amplituda zmian (gwałtownego wzrostu czy spadku koncentracji radiowęgla w atmosferze) ulegała spłyceniu. Wiek kalendarzowy próbek pochodzących z okresu, na który przypadają gwałtowne zmiany konecntracji radiowęgla spowodowane efektem Miyake, może zostać „odmłodzony” podczas kalibracji z użyciem krzywej kalibracyjnej. Konieczne jest zatem uwzględnienie szybkich zmian w krzywej służącej do kalibracji dat radiowęglowych.

Celem tego projektu jest oprócz zarchiwizowania zmian koncentracji radiowęgla w dendrochronologicznie datowanych słojach przyrostów rocznych drzew oraz wykorzystanie tych zmian do precyzyjnego wydatowania pływającej, liczącej 227 lat chronologii sosny z centralnej Polski. Dzięki zastosowaniu techniki akceleratorowej (akceleratorowa spektrometria mas) możliwe jest wykonanie precyzyjnych pomiarów w próbkach zawierających ≥1mg węgla. Pomiary koncentracji radiowęgla w słojach rocznych sosny porównane zostaną ze zmianami w próbkach wzorcowych (dendrochronologicznie datowane słoje subfosylnych dębów), w celu wyznaczenia podobieństwa pomiedzy oboma przebiegami zmian („Wiggle matching”). Pozwoli to na bezwzgledne datowanie pływającej chronologii sosny z dokładnością roczną, która do tej pory była nieosiągalna metodą radiowęglową. Bedzie to jedno z pierwszych zastosowań tego odkrycia w datowaniu bezwzględnym, które pozwoli na zestawienie najdłuższej chronologii sosny w środkowej Europie.

Cel badań/Hipoteza

Proponowany projekt ma na celu uyskanie nowych informacji o wzrości koncentracji izotopu węgla 14C (radiowęgla) w okresie silnych zmian aktywności Słońca w latach 774/775 AD oraz 993/994 AD zw. Efektem Miyake. Informacje te są szczególnie ważne z punktu widzenia metody datowania radiowęglowego, ze względu na krzywą kalibracyjną, która skonstruowana jest w oparciu o pomiary w próbkach obejmujących kolejne, stykające się ze sobą, dziesięcioletnie przedziały. Powoduje to znaczne spłaszczenie amplitudy tego efektu, co w konsekwencji spowodować może odmłodzenie wieku próbek w wyniku kalibracji. Oprócz uwzględnienia tego efektu w krzywej kalibracyjnej, wyniki naszych badań posłużą do umiejscowienia w czasie części pływającej chronologii sosny z terenu Polski, dla potrzeb datowania dendrochronologicznego. Możliwe jest to poprzez porównanie zmian koncentracji radiowęgla w poszczególnych słojach przyrostów rocznych z jego koncentracją w okresie gwałtownego wzrostu latach 774/775 AD oraz 993/994 AD.

Metoda badawcza

W ramach projektu planuje się wykonanie analiz radiowęglowych w pojedyńczych przyrostach rocznych drzew, datowanych uprzednio dendrochronologicznie, obejmujących oba okresy, w których wystąpił gwałtowny wzrost koncetracji radiowęgla spowodowany efektem Miyake. Standardowa prepatyka chemiczna próbek przyrostów rocznych drzew zostanie rozszerzona o etap mający na celu uzyskanie α-celulozy, co powinno zapewnić eliminację wszelkich zanieczyszczeń. Pomiary wykonane zostaną dla próbek dębu oraz sosny, w celu wyznaczenia możliwych różnic we wzrości koncentracji radiowęgla w zależności od gatunku drzewa. Koncentracja radiowęgla w słojach przyrostów roczych zostanie wyznaczona w oparciu o pomiary techniką akceleratorową (AMS). Technika ta umożliwia wykonanie precyzyjnych pomiarów w próbkach o zawartości węgla ≥ 1mg.

Wpływ rezultatów

Wyznaczenie zmian koncentracji radiowęgla spowodowanych efektem Miyake dla drzew z terenu Polski pozwoli na porównanie magnitudy tego efeku pomiędzy otrzymanymi wynikami oraz danymi dostepnymi w literaturze. Pozwoli to stwierdzić czy nie występują wyraźne różnice w jego magnitudzie w różnych częściach świata. Nowością będzie wykorzystanie tych pomiarów do powiązania kawałka chronologii pływającej z chronologią sosny dla Polski. Możliwe to będzie poprzez porównanie (Wiggle matching) zmian koncentracji radiowęgla w próbkach wzrocowych ze zmianami w słojach przyrostów rocznych sosny (pływająca chronologia). Pozwoli to na datowanie tych ostatnich z dokładnością co do 1 roku.

Początek strony