Hvad er isotoper?
Grundstoffer inddeles efter, hvor mange protoner de har i atomkernen. Men alle grundstoffer findes i flere varianter, som alle samme antal protone, men et forskelligt antal neutroner i kernen. Hver variant kaldes en isotop.
Det letteste grundstof, brint, har kun tre isotoper og er dermed det stof, der findes i færrest udgaver. Cæsium og xenon har 36 isotoper og er de stoffer, der har flest.
Hvad kan forskerne bruge isotoper til?
Nogle isotoper er stabile, mens andre er radioaktive, det vil sige, at de omdannes – henfalder – til andre stoffer.
I 1946 fandt den amerikanske kemiker Willard Frank Libby ud af, at den radioaktive isotop kulstof-14 kan bruges til at datere arkæologiske fund.
Jordens atmosfære indeholder tre forskellige kulstofisotoper. Kulstoffet, herunder kulstof-14, optages i alle planter ved fotosyntesen og bliver en del af dyr og mennesker, når de spiser planterne.
Kulstof-14-metoden har afslører, at ligklædet fra Torino ikke stammer fra Jesu død, men er fra middelalderen engang mellem år 1260 og 1390.
Hvordan viser kulstof-14 et funds alder?
Det radioaktive kulstof-14 omdannes langsomt til stabilt kvælstof. Når dyr og planter dør, erstattes det henfaldne stof ikke længere med nyt, og derfor begynder niveauet af kulstof-14 at falde. På den måde er mængden af kulstof-14 et præcist mål for, hvornår organismen døde.
Mindre end et gram af en knogle kan være nok til en præcis kulstof-14-datering, hvis der stadig er protein tilbage i den.
Findes der andre isotopdateringer?
Sikker kulstof-14-datering er normalt muligt med organisk materiale, der er op til 50.000 år gammelt. Men også andre radioaktive isotoper kan bruges til datering, blandt andet Uran-238 og uran-235.
De to uranisotoper henfalder til to forskellige isotoper af bly med hver sin halveringstid. Ved at måle forholdet mellem disse isotoper kan forskere datere sten og vulkanaflejringer, og på den måde har de blandt andet beregnet Jordens alder, og hvornår dinosaurerne uddøde.
Dinosaurknogler er for gamle til at indeholde kulstof-14, men ved at undersøge materialet omkring dem for blyisotoper, har forskerne kunnet tidsfæste giganternes massedød til for omkring 65 millioner år siden.
Hvad kan stabile isotoper bruges til?
Stabile isotoper kan også rumme brugbar viden om fortiden. Mikroorganismer foretrækker fx at æde stabilt kulstof-12 frem for den anden stabile kulstofisotop, kulstof-13. Ved at måle forholdet mellem de to stabile isotoper har forskerne fundet ud af, hvornår livet opstod på Jorden.
Også Jordens klima kan kortlægges ved hjælp af stabile isotoper. "Termometret" er fossiler af mikroskopiske dyr kaldet foraminiferer. Dyrenes kalkskaller har optaget to stabile iltisotoper fra havvandet – almindelig ilt, der kaldes ilt-16, og en tungere isotop, ilt-18. Indholdet af tung ilt er størst i boreprøver fra kolde perioder.