Wie gelangen isotope in fossilien?

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3 Antworten

C 14 entsteht durch Sonnenstrahlung in der Atmosphäre. Pflanzen verarbeiten dieses C14 genauso wie C12 und so gelangt stets neues C14 in jeden lebenden Organismus (Nahrunsgkette und so). In den meisten Fossilien dürfte allerdings kein C14 mehr sein, dafür ist seine Halbwertszeit zu klein.

C14 hat 2 Neutronen mehr als C12. Dadurch ist es schwerer, aber auch instabil. Seine Halbwertszeit liegt bei 12.000 Jahren, wenn ich mich Recht erinnere.

Isotop bezeichnet übrigens nur ein Element mit eindeutig definierter Masse um es von anderen Isotopen des gleichen Elements zu unterscheiden. Die Frage "wie gelangen Isotope in Fossilien" ergibt also rein von der Begrifflichkeit her keinen sind.

DedeM 20.03.2012, 19:42

Moin,

die Halbwertszeit von C-14 beträgt circa 5.700 Jahre, aber sonst keine schlechte Antwort...

LG von der Waterkant.

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Zagdil 20.03.2012, 20:36
@DedeM

Ach na dann^^ Danke für die Korrektur.

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Moin,

eigentlich hat Zagdil schon die Antwort gegeben. Aber vielleicht brauchst du das Ganze etwas ausführlicher?! Dann lies das...

Von dem Element Kohlenstoff gibt es Atome mit verschieden großer Masse (Isotope). Das kommt daher, weil in den Kernen solcher Kohlenstoff-Isotope zwar immer 6 Protonen zu finden sind, aber unterschiedlich viele Neutronen. Am häufigsten ist das 12C-Isotop. Es enthält 6 Protonen und 6 Neutronen im Kern. Neben dem stabilen 12C-Atom gibt es noch das ebenfalls stabile 13C-Atom. 14C-Atome sind dagegen radiokativ und somit instabil. Sie zerallen unter Aussendung eines schnellen Elektrons (Betastrahler) und eines Antineutrinos zu 14N (Stickstoffatomen). Die Entstehung von 14C-Atomen ist relativ kompliziert zu erklären. Es reicht vielleicht zu wissen, dass in der oberen Atmosphäre sehr energiereiche kosmische Strahlung auf die dort vorkommenden Atmosphärenteilchen trifft. Dabei werden manche der Atome zertrümmert und senden unter anderem mehrere Neutronen aus. Trifft nun ein solches Neutron den Atomkern des dort oben am häufigsten vorkommenden Stickstoffs (14N), so wird das Neutron eingefangen und dafür ein Proton "rausgeworfen". Es entsteht 14C (+ das Proton).

Zwischen der Bildung und dem Zerfall der 14C-Isotope bildet sich nun ein ungefähr konstantes Verhältnis aus (Gleichgewicht), das sich letztlich auch in der erdnahen Atmosphäre wiederfindet. Dort können die 14C-Isotope die gleichen Reaktionen mit anderen Luftbestandteilen eingehen wie die stabileren und häufigeren 12C-Isotope.

Und nun zu deiner eigentlichen Frage. Grüne Pflanzen betreiben bekanntlich Fotosynthese. Dabei machen sie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Hilfe der Sonnenenergie und ihrem Blattgrün (Chlorophyll) Zucker (und als Nebenprodukt auch Sauerstoff). Dabei ist es den Pflanzen völlig wurscht, ob das Kohlenstoffdioxid 12C-Atome oder 14C-Atome enthält. So kommt es, dass die Pflanzen durch die Fotosynthese ständig auch einen Anteil 14C-Atome in die Zuckermoleküle einbauen.

Der Zucker (Glucose) wiederum ist nicht nur für die Pflanzen selbst ein wichtiger Nährstoff, sondern auch für andere Lebewesen. Wenn Pflanzenfresser die Pflanzen fressen, gelangt auf diesem Weg eben auch in ihren Stoffwechsel ein Anteil 14C. Und wenn dann Fleischfresser die Pflanzenfresser fressen, gelangt auch ein 14C-Anteil in diese Organismen. Und wenn (meist am Ende der Nahrungskette) schließlich der Mensch seine pflanzliche und tierische Nahrung zu sich nimmt, erhält auch er seinen Anteil an 14C. Auch hier stellt sich also ein bestimmtes Verhältnis zwischen 12C und 14C im Körper der Organismen ein, denn so lange ein Organismus lebt, nimmt er Nahrung zu sich. Und so lange er Nahrung zu sich nimmt, wird auch immer wieder sein 14C-Vorrat aufgefrischt. Dadurch und dadurch, dass auch immer wieder 14C zerfällt, ergibt sich wie gesagt ein relativ konstantes Verhältnis 14C:12C im Körper.

Und jetzt kommt der Clou. Wenn nun ein Organismus stirbt, so nimmt er natürlich keine Nahrung mehr auf. Das bedeutet aber auch, dass der Nachschub an 14C jäh unterbrochen wird. Da aber weiterhin 14C-Isotope zerfallen, wird letztendlich das Verhältnis 14C:12C im Körper immer kleiner im Laufe der Zeit. Bei den aller-allermeisten Tier- oder Pflanzenleichen ist das belanglos, denn sie sind längst verwest, bevor man einen signifikanten Unterschied im Verhältnis der beiden Kohlenstoff-Isotope zueinander messen könnte. Aber bei gewissen Fossilien ist das natürlich anders. Da man die Halbwertszeit des 14C-Zerfalls kennt (ungefähr 5.700 Jahre) und das 14C:12C-Verhältnis in lebenden Organismen weiß (auf 10^12 12C-Atome kommt 1 14C-Atom!!), kann man an messbaren 14C:12C-Verhältnissen in Fossilien ermitteln, wie alt sie sind.

ABER: Die Sache hat auch ein, zwei Haken. Erstens müssen die Fossilien organischen Ursprungs sein. So kann man beispielsweise versteinerte Fußabdrücke mit der Radiokarbonmethode altersmäßig nicht bestimmen, weil sich die Fußabdrücke niemals ernährt haben und folglich gar kein 14C:12C-Verhältnis haben. Außerdem darf die Probe zweitens nicht älter als etwa 50-60.000 Jahre sein, denn in älteren Fossilien ist das 14C:12C-Verhältnis so klein, dass man es nicht mehr messen kann.

Du siehst, die 14C-Isotope "gelangen" nicht "in ein Fossil", sondern sie wurden (als das Fossil noch ein lebender Organismus war) mit der Nahrung aufgenommen und nach dem Tod zerfallen sie nur noch (ohne einen Nachschub zu erfahren).

Ich hoffe, du konntest alles nachvollziehen. Wenn nicht, du weißt ja, wo du uns findest... LG von der Waterkant.

Zagdil 25.04.2012, 15:36

Sehr schöne und ausführliche Antwort.

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Vielleicht beginnste mal mit dem Begriff "Isotop". Kleiner Tipp: auch du bestehst aus ner Menge von Isotopen der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff usw usw usw usw usw.......... Und probiers bei den Elementen mal mit Groß/Kleinschreibung. 12c könnte ein Zimmer in nem Hotel sein.

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