دايما بتشوف علماء التاريخ الطبيعي يقولوا على حفرية معينة للإنسان إن عمرها 150 ألف سنة، أو عن حفرية ديناصور إنه من 70 مليون سنة، أو على شوية صدف إن عمرهم 300 مليون سنة، أو إن كوكب الأرض كله عمره 4.5 مليار سنة، ودايما بتلاقي أشخاص على مواقع التواصل الاجتماعي وكاتب لأحد العلماء عالفيسبوك “قول يا عم، يعني هو حد هيعد وراك؟”.
السؤال بقى، هو العلماء بيعرفوا الكلام دا منين؟ علمًا بإن مكنش في سجل مدني من 4 مليار سنة.
في المقال دا هنوضح بشكل مختصر هو العلماء بيعرفوا إزاي عمر الحفريات (أو بيعدوا ورا بعض إزاي بمعنى آخر).
في الواقع تحديد عمر الحفريات حاجة ملهاش أي علاقة بعلم الأحياء، الموضوع كله فيزيائي بحت.
تحديد العمر بيتم بحاجة معروفة في الفيزياء النووية باسم Radioactive dating (التأريخ المُشع)
الفكرة العامة إن أي عنصر في عناصر الجدول الدوري بيبقى فيه منه كذا نظير-isotopes،
النظائر دي في منها المستقر وفي منها غير المستقر،
النظائر غير المستقرة بتفضل موجودة لفترة وبعدين بتتحلل لعناصر تانية اكثر استقرارًا.
أشهر مثال للتأريخ المُشع هو التأريخ بالكربون المُشع.
الكربون هو عنصر لا غنى عنه لكل الكائنات الحية، وموجود بوفرة في كوكب الأرض والغلاف الجوي.
كوكب الأرض بيتعرض لأشعة معروفة باسم الأشعة الكونية، الأشعة دي مصدرها الشمس،
لما الأشعة دي بتوصل للغلاف الجوي فيه نيوترنات منها بتتفاعل مع النيتروجين 14 وتحوله للكربون 14.
الكربون 14 هو أحد نظائر الكربون غير المستقرة، وبيتحلل ويرجع تاني لنيتروجين 14 في فترة زمنية حوالي 5730 سنة معروفة باسم “نصف العمر”، فترة نص العمر دي مش معناها إن “ذرة الكربون 14 الواحدة” بتتحلل في 5730 سنة، لكن معناها إن لو عندك كمية (س) من الكربون 14، فاللي هيحصل إن نصف الكمية دي هيتحلل لنيتروجين 14 في خلال 5730 سنة، وهيتبقى كمية بقيمة (نصف س)، وبعد 5730 سنة كمان هيتحلل نصف الكمية دي وهكذا.
الظاهرة دي ناتجة من قوانين ميكانيكا الكم والفيزياء الإحصائية وصعب تغطية تفاصيلها هنا، لكن بشكل عام اللي بيحصل إن لما النيتروجين 14 يتحول لكربون 14 نتيجة للأشعة الكونية، الكربون 14 دا بيتفاعل مع الأكسجين اللي في الغلاف الجوي زيه زي الكربون 12 العادي ويدينا ثاني أكسيد الكربون، الكائنات الحية زي النباتات بتحصل عليه عن طريق عملية التمثيل الضوئي، والحيوانات بتحصل عليه من خلال أكلها للنباتات، نظرًا لإن الموضوع كله عشوائي فبيبقى النسبة متوزعة تقريبًا بالتساوي في كل منطقة في الكوكب ولأي نوع (فكر كانك رميت عملة 1000 مرة (أو أكتر) بشكل عشوائي، نظرًا لإن الموضوع عشوائي بحت فغالبًا هيطلع عدد المرات اللي العملة هتنزل فيهم “ملك” زي تقريبًا ما هتنزل فيهم “كتابة”)، والنسبة دي بتفضل تقريبًا ثابتة طول ما الكائن عايش، لإن الكربون اللي بيحصل عليه بيخرجه مرة تانية سواء من خلال التنفس أو غيره، لكن الكمية دي بتثبت أول ما الكائن يموت ويبطل يتفاعل مع البيئة من خلال العمليات الحيوية، ساعتها كمية الكربون 14 اللي في جسم الكائن الحي دا بتتحلل، ومن خلال قياس النسبة بنقدر نحسب العمر.
دا في حالة القياس بالكربون المشع، لكن الكربون المشع مش بيقدر العلماء يؤرخوا بيه حاجة أقدم من ألافات السنين، لكن لو حاجة عمرها ملايين السنين فالتأريخ بالكربون المشع ميقدرش يؤرخها، لإن كل ما عدد “أنصاف حياة” كتر كل ما الدقة قلت، يعني دي الطريقة اللي بيتم بيها تأريخ حفريات حديثة نسبيًا زي حفريات الإنسان أو آثار أو أحيانًا مخطوطات مثلًا وهكذا، لكن في الحاجات اللي عمرها ملايين السنيين بيضطر العلماء يلجأوا للتأريخ بعناصر تانية غير طريقة الكربون-نيتروجين، اشهرها التأريخ بالبوتاسيوم-الأرجون، والتأريخ باليورانيوم-الرصاص، دول بيقدروا يؤرخوا لملايين ومليارات السنيين.
في الواقع، أي طالب علمي رياضة درس تفاضل وتكامل في ثانوي، يقدر يفتح أي مرجع عام للفيزياء أو الكيمياء لمستوى طلبة سنة أولى علوم، ويروح للجزء الخاص بالفيزياء النووية أو الكيمياء النووية في المرجع ويقرا، وهيقدر يفهم بسهولة المعادلات واثباتها.
فدا بشكل عام ومختصر إجابة على سؤال: “هو إزاي العلماء بيعرفوا أعمار الحفريات من غير ما يبقالهم شهادة ميلاد في السجل المدني”.
