פחמן 14: השעון שמתחיל לתקתק כשהחיים נגמרים

כל צמח וכל בעל חיים מכיל מעט פחמן רדיואקטיבי. כשהוא מת, האספקה נעצרת והשעון מתחיל לרוץ. כך יודעים בני כמה עצמות, עץ ובד עתיקים.

גבוה באטמוספרה, קרניים קוסמיות יוצרות נייטרונים. כשנייטרון כזה פוגע באטום של חנקן, נוצר פחמן 14, צורה כבדה ורדיואקטיבית של פחמן. הוא מתחבר לחמצן ונעשה פחמן דו־חמצני, כמו כל פחמן אחר באוויר.

צמחים קולטים פחמן דו־חמצני בפוטוסינתזה, בעלי חיים אוכלים את הצמחים, וכך בכל יצור חי יש מעט פחמן 14. הוא מתפרק כל הזמן, אבל כל עוד היצור חי, האוכל או הפוטוסינתזה ממלאים אותו מחדש.

ברגע המוות המילוי נפסק. מכאן הפחמן 14 רק הולך ומתמעט, בקצב קבוע וידוע. מודדים כמה ממנו נשאר בדגימה, ומחשבים כמה זמן עבר.

איך בודקים שזה עובד

את השיטה פיתח הכימאי האמריקאי וילארד ליבי באוניברסיטת שיקגו בסוף שנות הארבעים, ועליה קיבל ב־1960 את פרס נובל לכימיה. כדי לבדוק אותה תיארך ליבי, יחד עם ג'יימס ארנולד, דגימות מקברים של המלכים המצריים ג'וסר וסנפרו, שגילם כבר היה ידוע ממקורות אחרים. התוצאה הייתה 2800 לפני הספירה, בטווח של 250 שנה לכאן או לכאן, לעומת כ־2625 לפני הספירה לפי התיארוך שהיה ידוע.

לשיטה יש גבולות. אחרי כמה עשרות אלפי שנים נשאר כל כך מעט פחמן 14 שאי אפשר כבר למדוד אותו באמינות. גם כמות הפחמן 14 באוויר לא הייתה קבועה לאורך הדורות, ולכן מכיילים את התוצאות לפי טבעות עצים, שכל אחת מהן שמרה את הרכב האוויר בשנה שבה גדלה. ניסויי הגרעין של שנות החמישים והשישים כמעט הכפילו את הפחמן 14 באטמוספרה, וגם את זה צריך לקחת בחשבון.

ובכל זאת, זו מהשיטות החשובות ביותר בארכאולוגיה. היא עזרה, למשל, לאשר שמגילות מדבר יהודה עתיקות באמת.