izotopy

Izotopy to odmiany tego samego pierwiastka chemicznego, które mają taką samą liczbę protonów, ale różnią się liczbą neutronów w jądrze atomu. Zachowują się więc chemicznie bardzo podobnie, lecz mają inną masę. W archeologii pomiar proporcji różnych izotopów pozwala badać m.in. dietę, pochodzenie i mobilność ludzi oraz zwierząt, warunki środowiskowe, a w przypadku izotopu węgla 14C także określać wiek szczątków organicznych.

Na czym polega badanie izotopowe?
Badacze pobierają niewielką próbkę, np. kości, szkliwa zęba, kolagenu, szczątków roślinnych albo pozostałości organicznych zachowanych w ceramice. Następnie za pomocą spektrometru mas mierzą proporcje wybranych izotopów, np. 13C do 12C albo 87Sr do 86Sr. Wyniki porównuje się z próbkami referencyjnymi, lokalnym środowiskiem lub wynikami innych osób i stanowisk.

Nie istnieje jeden uniwersalny „test izotopowy”. Wybór badanego pierwiastka zależy od pytania: innych izotopów używa się do rekonstrukcji diety, innych do badania miejsca dorastania człowieka, a jeszcze innych do datowania.

Jakie są przykłady izotopów i skąd się biorą?
Do najczęściej wykorzystywanych należą izotopy węgla 12C, 13C i 14C, azotu 14N i 15N, tlenu 16O i 18O oraz strontu 86Sr, 87Sr i 88Sr. W archeologii bada się także m.in. izotopy siarki i ołowiu.

Wiele izotopów występuje naturalnie w przyrodzie. Część powstała wraz z pierwiastkami tworzącymi Ziemię, inne powstają wskutek rozpadu promieniotwórczego albo oddziaływania promieniowania kosmicznego z atmosferą. Przykładem jest 14C, który nieustannie tworzy się w atmosferze i jest podstawą datowania radiowęglowego.

Jakie badania izotopowe są najczęstsze w archeologii?
Izotopy węgla i azotu wykorzystuje się przede wszystkim do rekonstrukcji diety. Ich proporcje mogą wskazywać m.in. na udział różnych grup roślin, znaczenie produktów zwierzęcych oraz żywności pochodzenia morskiego. Zwykle nie pozwalają jednak ustalić konkretnego gatunku spożywanego zwierzęcia czy rośliny, lecz pokazują ogólną strukturę diety.

Izotopy strontu należą do najważniejszych narzędzi badania mobilności. Ich proporcje zależą przede wszystkim od lokalnej geologii i poprzez żywność oraz wodę trafiają do organizmu. Szczególnie przydatne jest szkliwo zębów, które powstaje w dzieciństwie i później praktycznie się nie przebudowuje. Jeśli jego skład izotopowy różni się od charakterystycznego dla miejsca pochówku, może to wskazywać, że dana osoba dorastała gdzie indziej.

Izotopy tlenu również pomagają badać pochodzenie i mobilność, ponieważ ich proporcje w wodzie zależą m.in. od klimatu, wysokości nad poziomem morza i odległości od wybrzeża. Izotopy siarki mogą pomóc odróżniać środowiska nadmorskie od śródlądowych, a izotopy ołowiu wykorzystuje się m.in. do badań pochodzenia ludzi oraz źródeł surowców.

Co badania izotopowe mówią o ludziach z przeszłości?
Najprościej mówiąc, to, co człowiek jadł i pił oraz gdzie dorastał, pozostawia chemiczny ślad w jego organizmie. Dzięki temu archeolodzy mogą porównywać osoby pochowane na jednym cmentarzysku, rozpoznawać migrantów, badać różnice w diecie poszczególnych grup albo rekonstruować zmiany sposobu życia.

Badania izotopowe nie dają jednak gotowego „adresu zamieszkania” ani dokładnego jadłospisu. Te same wartości mogą mieć kilka możliwych przyczyn, dlatego interpretuje się je razem z danymi archeologicznymi, antropologicznymi, środowiskowymi czy genetycznymi.

Wszystkie artykuły o badaniach izotopwych dostępne na naszej stronie: