En granskning av radiokolklockan

BLAND de vetenskapliga hjälpmedel som utformats för att tillfredsställa människans nyfikenhet om sitt förgångna är inget mera välkänt än radiokolklockan. Denna metod för datering av organiskt material i forntida artefakter är baserad på mätningar av det radioaktiva kol som bildas genom kosmisk strålning i atmosfären och tas upp av växterna. Den är mest användbar för datering av träföremål, träkol och djur- eller växtfibrer. Metoden kan användas till att mäta åldern på föremål som till och med är mer än 10.000 år gamla.

Arkeologerna är livligt intresserade av denna dateringsmetods resultat, eftersom de studerar forntidens människor och deras verk. Bibelforskare har också varit intresserade av radiokolmetoden, eftersom den mer än väl täcker människans 6.000-åriga historia, som omtalas i bibeln.

Du kanske känner till att radiokolmetoden användes till att datera det linnehölje, som omgav det forntida Jesajamanuskript som upptäcktes i närheten av Döda havet.¹a Man fann att detta linnehölje var mellan 1.800 och 2.000 år gammalt, vilket bekräftade de andra bevisen för att manuskriptet är äkta och inte någon skicklig förfalskning som gjorts på senare tid.

Symposium i Uppsala

Intresset för radiokolmetoden väcktes på nytt år 1971, när man publicerade protokollet över överläggningarna vid tolfte Nobelsymposiet, som hölls i Uppsala år 1969. Där sammanträffade experter på strålningskemi från många länder med geologer och arkeologer. De dryftade sina senaste forskningar angående teorin om och den praktiska användningen av radiokol (kol-14) för åldersbestämning. Hederspresident var nobelpristagaren W. F. Libby vid University of California i Los Angeles, som år 1949 lanserade kol-14-metoden.

Rapporten från konferensen förmedlar en stark känsla av tillfredsställelse över den senaste tidens framgångar med denna metod. Motsägande resultat, som ibland kommit från olika laboratorier, har i stor utsträckning bragts till överensstämmelse. Vid åldersbestämningar räknar man nu med en noggrannhet på mellan femtio och hundra år. Man har visserligen funnit större skillnader än så mellan ”radiokolåldern”, som framräknas på grundval av radioaktiviteten, och den verkliga åldern hos föremål med känd ålder, men dessa skillnader kan undanröjas med hjälp av en kalibreringskurva, som man nu mätt upp på flera olika laboratorier.

Denna kurva är i huvudsak baserad på träprover från långlivade träd, som åldersbestämts genom räkning av årsringarna. Ett trästycke som vid räkning av årsringarna visar sig vara 7.000 år gammalt kanske ger en radiokolålder på endast 6.000 år. Därför korrigerar man radiokolåldern för alla prover från denna era genom att lägga till 1.000 år.

Man har funnit att den teori som ligger till grund för radiokolmetoden är mycket mer komplicerad än man trodde för tjugo år sedan, och man har studerat många av ändringarna i denna teori för att se hur de påverkar åldersbestämningarna. Om man tar allt detta med i beräkningen, förefaller det möjligt att göra tämligen exakta åldersbestämningar på organiskt material som bildats någon gång under de senaste 7.400 åren.

Men vissa prov som tagits från forntida människors hus och eldhärdar visar sig enligt radiokolbestämningarna vara mer än 6.000 år gamla. Sådana resultat strider mot bibelns kronologi, enligt vilken den första människan skapades för endast 6.000 år sedan. Detta ger upphov åt ett antal oroande frågor. Har förbättringarna av radiokolmetoden och de framgångar man tyckt sig ha med denna metod gjort bibelns kronologi föråldrad? Kan vi fortfarande lita på bibelns tidsuppgifter, eller har vetenskapen bevisat att de är otillförlitliga?

Innan vi drar några förhastade slutsatser skulle det vara välbetänkt att titta litet närmare på några av detaljerna i det som dryftades vid konferensen i Uppsala. När vi gör det, börjar vi undra om de detaljerade ändringarna i teorin för radiokoldatering, som vid första påseendet tycks göra metoden mera exakt, inte i själva verket ger rum för fler faktorer som kan göra metoden otillförlitlig.

Nödvändiga antaganden

Den relativt enkla teori som lanserades för tjugo år sedan var baserad på följande antaganden:

1) Att kol-14, den radioaktiva beståndsdelen i naturligt kol, sönderfaller med en halveringstid av 5.568 år.

2) Att förhållandet mellan antalet kol-14-atomer och antalet stabila kol-12-atomer i ”levande” kol alltid har varit detsamma som det är i våra dagar. Detta är beroende av ytterligare två antaganden (2a och 2b).

2a) Att antalet kol-14-atomer har varit konstant; detta innebär att den kosmiska strålning som ger upphov åt dem inte får ha ändrats under de senaste 15.000 eller 20.000 åren.

2b) Vidare att den sammanlagda mängden stabilt kol i kolets kretslopp i naturen har varit oförändrad under samma tid. Detta inbegriper koldioxiden i luften, men också det organiskt bundna kolet i levande organismer, eftersom de gröna växterna ständigt tar upp koldioxid vid fotosyntesen och alla levande organismer avger samma gas vid andningen. Koldioxiden löser sig också i havsvattnet, där den bildar kolsyra och karbonat, vilket sedan blandas med det karbonat som redan finns upplöst i havsvattnet. Denna process är också omvändbar, även om den kan ta femtio år i anspråk. Mineraliskt bundet karbonat i berggrunden betraktas naturligtvis inte som någon del av kolets kretslopp.

2c) Besläktat med nummer två är antagandet att nybildningen av kol-14 har fortgått oförändrad hela denna tid, och detta innebär att dess sönderfall, i världsvid skala, befinner sig i jämvikt med dess nybildning.

3) Att alla levande organismer, växter och djur, tillför sina vävnader radiokol medan de är vid liv; efter döden minskar sedan aktiviteten matematiskt i enlighet med det naturliga radioaktiva sönderfallet; de döda organismerna tar inte upp radiokol genom kontakt med yngre material och förlorar det heller inte genom att byta atomer med äldre kol.

4) För praktiskt bruk av radiokoldateringar måste provet vara av samma ålder som den händelse det skall tidsbestämma och får inte bestå av något som vuxit en lång tid före denna händelse.

Låt oss nu komma ihåg att alla de ovannämnda antagandena måste gälla för att radiokolmetoden skall kunna ge korrekta åldersbestämningar. Om bara ett av dem är felaktigt, omintetgörs hela metoden och kan inte ge några korrekta åldersuppgifter.

De första träproverna från gamla träd och egyptiska kungagravar som åldersbestämdes i Libbys laboratorium visade tämligen god överensstämmelse med provernas vedertagna ålder, om de inte var äldre än omkring 4.000 år. Man trodde därför att antagandena måhända var riktiga, åtminstone så gott som riktiga. Men hur ter sig bilden nu, efter tjugo års forskningar i radiokolklockans mekanism? Verkar antagandena fortfarande lika välgrundade som de gjorde då?

När man läser rapporten från Uppsalakonferensen kommer man fram till slutsatsen att inte ett enda av de antaganden som anförts ovan numera erkänns vara riktigt! Några av dem är kanske bara en smula oriktiga, men andra har visat sig vara helt oriktiga. Låt oss betrakta dem en i taget i ljuset av den kunskap man nu inhämtat — eller kanske rättare sagt ”i ljuset av fortsatt okunnighet”.

Provernas värde

Bland de mera uppenbara möjligheterna till missvisande radiokoldateringar är att man aldrig kan vara säker på att proverna undgått påverkan. (Antagande 3) Om ett prov förändras genom kontakt med eller förorenas genom tillförsel av material som innehåller äldre eller yngre radiokol, kan analysen inte ge rätt resultat. Men den praktiskt sinnade arkeologen har lärt sig vad han skall göra när ett prov kommer tillbaka från laboratoriet med en datering som avviker från vad han väntat sig. Som dr Evzen Neustupný vid tjeckiska vetenskapsakademins arkeologiska institut påpekade vid symposiet: ”Förorening av proverna genom antingen sentida eller forntida kol kan ofta tydligt urskiljas om resultatet av en mätning avviker avsevärt från det väntade värdet.”²

Med andra ord märker han inte att provet är förorenat innan han sänder in det, men när han betraktar det igen tillsammans med den otillfredsställande dateringen av det, kan han tydligt se att det var förorenat.

Samme expert framhöll också vikten av att välja prover av samma ålder som den händelse man vill tidsbestämma. (Antagande 4) Han sade: ”Även om många arkeologer tycks ignorera det, bör det vara uppenbart att radiokolmätningarna anger åldern hos den organiska vävnaden i provet, dvs. den tid då den bildades. Vävnaden hos ett prov som tidsbestämmer någon historisk (eller förhistorisk) händelse kan ha varit biologiskt död i flera årtionden eller till och med århundraden när den togs i bruk av forntidsmänniskan. Detta gäller trä från byggnader, träkol från eldhärdar och de flesta andra slag av material.”²

Detta är något som läsaren bör komma ihåg när han ser ett nyhetsmeddelande om att radiokoldatering av ett stycke träkol, som grävts fram ur en grotta någonstans, bevisar att grottmänniskorna levde där för så och så många tusen år sedan. Det finns platser i våra dagar där en campare skulle kunna finna ved som växt för hundratals, ja till och med tusentals, år sedan.

Misstag av detta slag har inträffat så ofta att arkeologerna inte allmänt kan godta radiokolmetoden för åldersbestämning av forntida händelser. Men man får inte missvisande åldersbestämningar av alla prover. Ett prov kan få en korrekt datering medan ett annat får en felaktig.

Ännu svårare frågor kan ställas till radiokolmetodens förespråkare, frågor som angriper själva grundvalen för teorin. Om man inte får tillfredsställande svar på dessa frågor, kan man tvivla på om metoden över huvud taget kan ge några korrekta åldersbestämningar.

Radiokolets halveringstid

En av frågorna gäller det allra första antagandet. Hur säker kan man vara på att den halveringstid som angetts för kol-14 är korrekt? Lägg märke till följande kommentar från två experter vid radiokollaboratoriet vid University of Pennsylvania:

”Den största anledningen till oro beträffande trovärdigheten hos dessa bestämningar av halveringstiden är att de allesammans är beroende av samma grundläggande metoder — nämligen den absoluta kalibreringen av ett gasräknerör för bestämning av den specifika sönderfallshastigheten samt den efterföljande masspektrografiska bestämningen av den exakta kvantitet C-14 som räknats. Först är det svårigheten att få en absolut kalibrering av ett gasräknerör, och sedan uppstår problemet med exakt utspädning och införande i masspektrografen av det ’heta’ C-14. En felkälla skulle kunna vara att C-14 fastnade på kärlens väggar, och felet skulle kunna vara av ungefär samma storlek vid alla bestämningar av halveringstiden. Det är uppenbart att det behövs en helt oberoende metod och teknik innan man med säkerhet kan fastställa det rätta värdet på halveringstiden för C-14.”³

Libby var själv medveten om denna begränsade säkerhet i bestämningarna av halveringstiden. När han år 1952 skrev om den stora betydelsen av att mäta absoluta sönderfallshastigheter, sade han: ”Det vore önskvärt att man gjorde ytterligare bestämningar av radiokolets halveringstid och helst med hjälp av en helt annorlunda teknik.”⁴ Än så länge har inte denna önskan gått i uppfyllelse.

Nybildning av kol-14

Hur är det då med den kosmiska strålningens oförändrade intensitet? (Antagande 2a) Iakttagelser har visat att den inte alls är oförändrad. Man känner nu flera faktorer som orsakar stora variationer i den kosmiska strålningen.

En av dessa är styrkan hos jordens magnetfält. Detta påverkar den kosmiska strålningen, som i huvudsak består av protoner (positivt laddade kärnor från väteatomer), genom att avböja de mindre energirika partiklarna i riktning bort från jordens atmosfär. När jordens magnetfält blir starkare, når färre kosmiska strålar jorden, och det produceras mindre kvantiteter radiokol. När jordens magnetfält blir svagare, når fler kosmiska strålar jorden, och det bildas mer radiokol.

Undersökningar visar att magnetfältet fördubblats i styrka med början för omkring 5.500 år sedan fram till för omkring 1.000 år sedan och att det nu håller på att avta igen. Enbart denna effekt kan förklara varför man måste korrigera de äldre dateringarna med nästan 1.000 år.

Solfenomen orsakar också stora variationer. Solens magnetfält sträcker sig långt ut i rymden, till och med bortom jordens bana. Dess styrka förändras, men inte särskilt regelbundet, jämsides med solfläckscykeln på omkring elva år, och detta påverkar också den mängd kosmisk strålning som når jorden.

Vidare är det soleruptionerna. Dessa väldiga strömmar av vitglödande gas, som sporadiskt kastas ut från solens yta, slungar ut enorma mängder protoner i rymden. De som når jorden ger upphov åt kol-14. Detta åstadkommer ett tillskott som är omöjligt att förutsäga. En tabell och ett diagram i rapporten visar produktionen av kol-14 i samband med typiska soleruptioner. Den 23 februari 1956 uppstod en eruption som på några timmar gav upphov åt lika mycket kol-14 som under normala förhållanden bildas under ett helt år av genomsnittlig kosmisk strålning. Det är uppenbarligen omöjligt att inbegripa denna effekt vid korrigering av radiokolbestämningar, eftersom ingen vet om soleruptionerna under gångna årtusenden varit mer eller mindre verksamma än de är i våra dagar.

Intensiteten hos den kosmiska strålning som når solsystemet från Vintergatan är en annan faktor som man vet mycket litet om. Geokemister har, genom att mäta den mycket svaga radioaktiviteten från olika ämnen som bildats i meteoriter under inflytande av kosmisk strålning, försökt göra sig en bild av den genomsnittliga intensiteten hos denna strålning i det förgångna. Resultaten gör emellertid inte mycket för att ge den önskade försäkran om att den kosmiska strålningen varit oförändrad under de senaste 10.000 åren.

Radiokolteorin skulle ha en starkare position (men ändå inte vara osårbar) med tanke på de ovannämnda invändningarna, om det kunde bevisas att radiokolet i våra dagar sönderfaller med samma hastighet som det nybildas. (Antagande 2c) Om man finner att det inte förhåller sig så, kommer inte heller antagandet om en konstant reservoar av kol-14 att hålla måttet, och den förmodade konstanta aktiviteten hos radiokolet i naturen placeras då på en farligt svajande lina mellan två förtöjningsmaster, som helt plötsligt kan höja sig oberoende av varandra.

Nybildningshastigheten är mycket svår att beräkna. Libby försökte göra detta med hjälp av de bästa data som fanns tillgängliga år 1952. Han kom fram till en produktion motsvarande omkring nitton atomer radiokol per sekund för varje gram kol i reservoaren. Detta var något mer än hans bestämning av sexton sönderfall per sekund. Men med tanke på problemets komplicerade beskaffenhet och de ungefärliga uppskattningar som måst göras av så många faktorer, ansåg han att detta stämde tillräckligt väl överens med hans antaganden.

Kunde detta beräknas mera exakt sjutton år senare, då man hade tillgång till bättre data och hade fått bättre insikt i processen? Experterna på symposiet kunde inte ge någon noggrannare uppgift än att radiokolet nybildas med en hastighet som förmodligen ligger mellan 75 procent och 161 procent av dess sönderfallshastighet. Den lägre siffran skulle innebära att mängden radiokol för närvarande minskar; den högre siffran att mängden ökar. Mätningarna ger ingen försäkran om att mängden är konstant, vilket radiokolteorin kräver. Återigen tar man sin tillflykt till uppfattningen att ”kol-14:s relativt oförändrade aktivitet i det förgångna antyder att [detta förhållande] måste ges mycket snävare gränser”.⁵ Det ena förmodandet används alltså till att bestyrka det andra.

Kol-12-reservoaren

Det räcker inte med att kol-14-reservoaren är oförändrad, utan också mängden stabilt kol-12 i kretsloppet måste vara konstant för att radiokolklockan skall vara rättvisande. (Antagande 2b) Har vi goda skäl att tro att detta antagande är välgrundat?

Eftersom det finns omkring sextio gånger så mycket kol i haven som i atmosfären, är vi i första hand intresserade av denna havsreservoar. Denna sak togs upp till behandling vid Uppsalamötet, där man var överens om att vad man kallade en ”istid” skulle kunna orsaka svåra störningar. Libby hade påpekat denna möjlighet år 1952:

”Möjligheten att mängden kol i kretsloppet har ändrats avsevärt under de senaste 10.000 eller 20.000 åren beror nästan helt på frågan huruvida istiden, vilken, som vi skall se längre fram, tycks sträcka sig in i denna period, i avsevärd grad kan ha påverkat havens volym och medeltemperatur.”⁶

Verkningar av syndafloden

Omnämnandet av havens volym väcker omedelbart i bibelforskarens sinne tanken att betydande rubbningar kan ha uppträtt i radiokolklockan vid tiden för den världsomfattande floden i Noas dagar, för 4.340 år sedan. Haven måste säkerligen ha fått mycket större yta och djup efter syndafloden. Detta skulle inte i sig självt öka mängden karbonat i havet; det skulle bara innebära en utspädning. Mängderna av kol-14 och kol-12 och även deras förhållande, som bestämmer den specifika aktiviteten, skulle inte förändras enbart av att vattnet föll ner. Men den ökade volymen skulle möjliggöra att havet så småningom kunde innehålla mycket mera upplöst karbonat.

Vidare kunde man förvänta ändringar i jordskorpan på grund av den stora tyngden hos den vattenmängd som tillfördes havsbäckenet. Trycket mot havsbottnen skulle vara större än över kontinenterna. På så sätt skulle den formbara manteln under havsbottnen pressas upp mot kontinenterna och få dem att höja sig mer över havsytan. Detta skulle blottlägga bergytor för ökad erosion, däribland kalkstenen på bottnen av grunda hav, som geologerna ritar ut på sina kartor över låglänta landområden från pliocentiden.

Följaktligen skulle havets karbonatinnehåll ständigt ha ökat, med början kort efter syndafloden, tills det nått den koncentration det har i våra dagar. I stället för att anta att karbonatinnehållet har varit konstant bör vi alltså räkna med möjligheten att det gradvis har ökat under de senaste 4.300 åren.

Hur skulle syndafloden påverka radiokolet? Eftersom bibeln visar att det vatten som föll under syndafloden dessförinnan på något sätt svävat ovanför jordens atmosfär, måste det ha hindrat den kosmiska strålningen att tränga in i atmosfären och alltså minskat produktionen av kol-14. Om vattnet varit jämnt fördelat i ett klotformigt hölje, kan det fullständigt ha förhindrat bildningen av radiokol. Det behöver emellertid inte ha varit så; vattenbaldakinen kan ha varit tjockare över ekvatorn än över polerna och kan därför ha tillåtit en ringa mängd kosmisk strålning att tränga igenom. I varje fall bör avlägsnandet av detta hölje, genom att det föll ner till jordytan, ha ökat nybildningen av kol-14.

Vi bör alltså förvänta att både det radioaktiva kol-14 och det stabila kol-12 efter syndafloden började öka hastigt i havsreservoaren. Kom ihåg att det är mängdförhållandet mellan kol-14 och kol-12 som är bestämmande för den specifika aktiviteten. Beroende på hur snabbt erosionen av landytan tillförde karbonat till havet kan aktiviteten antingen ha ökat eller minskat. Det skulle naturligtvis vara möjligt, men inte troligt, att den ena faktorns ökning precis skulle uppväga den andra faktorns; i så fall skulle radiokolklockan ha förblivit opåverkad av syndafloden. Libby framhöll möjligheten att en sådan slumpartad balansering skulle kunna åstadkomma ”överensstämmelse mellan det förväntade och det uppmätta radiokolinnehållet i organiskt material av historiskt känd ålder”.⁷ Men han gav inte företräde åt denna förklaring.

Eftersom förråden av kol-14 och kol-12 är oberoende av varandra, är det möjligt att tänka sig värden som skulle förklara de överdrivet höga åldrar som uppgetts för gamla föremål. Om vi till exempel antar att den specifika aktiviteten före syndafloden var omkring hälften så stor som den är nu, skulle alla prover från tiden före floden förefalla att vara omkring 6.000 år äldre än de i verkligheten är. Detta skulle också gälla någon tid efter floden, men genom en hastig erosion av karbonathaltigt mineral under århundradena efter floden skulle felet minskas. Det förefaller som om aktiviteten skulle ha uppnått sitt nuvarande värde omkring år 1500 f.v.t., eftersom radiokoldateringarna sedan dess tycks vara nästan exakta.

Samtidighetsprincipen

Detta är några av de problem man blivit varse att radiokolkronologin är behäftad med. Det finns andra som knappast tagits i betraktande och kanske fortfarande några som man ännu inte kommit att tänka på. Det är skälen till att den teori som uppställdes för tjugo år sedan inte längre är hållbar. Det är helt enkelt inte möjligt att med någon grad av tillförlitlighet fastställa ett föremåls ålder genom att mäta aktiviteten hos radiokolet i provet och jämföra den med radiokolaktiviteten i våra dagar. Det finns emellertid en sida av radiokolteorin som fortfarande tycks hålla måttet, nämligen principen om samtidighet.

Denna princip säger att vid en given tidpunkt i det förflutna var radiokolhalten densamma över hela världen, varigenom alla föremål som bildats vid samma tid skulle ha samma aktivitet. Frånsett förändring genom kontakt med eller förorening genom tillförsel av främmande organiskt material bör de alltså ha sönderfallit så att de ger samma uppmätta aktivitet i våra dagar. Om man kan göra mätningar på ett tillräckligt antal prover av absolut känd ålder och konstruera en korrektionskurva, då kan man, även om man måste överge alla de andra antagandena, göra radiokolbestämningar för att finna ett provföremåls läge på denna kurva och på så sätt sluta sig till dess ålder.

Ett laboratorium har samlat en serie av träprover från långlivade träd och har bestämt deras ålder genom att räkna årsringarna. Det har försett andra radiokollaboratorier med sådana prover, och dessa dateringar är nu allmänt godtagna som en säker grundval för radiokolkronologin. Utan denna nödutväg skulle radiokolklockan vid det här laget utan tvivel vara så illa tilltygad att man knappast skulle kunna lita på att den gav mer än en grov uppfattning om föremålens verkliga ålder.

Men om vi nu skall sätta vår tro till den korrigerade radiokoldateringen, måste vi vara redo att överflytta vårt förtroende på årsringsdateringen såsom den grundläggande normen. Hur tillförlitlig är denna metod? Låt oss undersöka den saken i nästa artikel.

[Fotnoter]

[Tabell på sidan 8]

(För formaterad text, se publikationen)

KORREKTIONSKURVA FÖR KOL-14-DATERING

1950 e.Kr. 1000 e.Kr. 0 3000 f.Kr. 7000 f.Kr.

Kol-14-metoden har ”korrigerats” så mycket att den är svår att förstå till och med för andra vetenskapsmän. Ger ”korrigeringarna” rum för fler sätt på vilka den kan slå fel?