Sumber gambar, Alamy
-
- Penulis, Chris Baraniuk
- Peranan,
Ketika sesuatu mati, muncul sebuah pertanda berupa sinyal radioaktif yang berdetak layaknya jam alami. Penemuan itu membantu kita memecahkan berbagai misteri alam.
Akan ada banyak sekali zat di dalam limbah. Willard Libby yakin akan hal tersebut.
Saat itu pertengahan 1940-an, dan tujuan ahli kimia tersebut adalah menemukan bentuk karbon radioaktif, yakni karbon-14, di alam. Ia menyadari, jika zat itu ada, maka akan meninggalkan jejak pembusukan yang lambat pada tumbuhan dan hewan yang mati. Dengan begitu akan diketahui kapan mereka mati.
Tetapi, Libby harus membuktikan bahwa karbon-14 ada di alam liar dalam konsentrasi yang sesuai dengan perkiraannya. Ilmuwan lain hanya pernah mendeteksi karbon-14 setelah mensintesisnya di laboratorium.
Libby menjelaskan makhluk hidup akan menyimpan zat itu dalam sistem pembuangan mereka, itulah sebabnya ia beralih ke limbah. Limbah yang diproduksi oleh penduduk Baltimore, tepatnya. Dan dia menemukan apa yang dicari.
Libby, saat itu tidak tahu, namun gagasan karbon radioaktif—radiokarbon—bisa digunakan untuk menentukan usia benda-benda yang punya beragam pemakaian.
Sejak pertengahan abad ke-20, penanggalan radiokarbon telah mengonfirmasi usia artefak kuno yang tak terhitung jumlahnya, dan membantu memecahkan kasus orang hilang, serta memenjarakan para penyelundup gading gajah.
Penanggalan radiokarbon bahkan memungkinkan para ilmuwan untuk memahami seluk-beluk iklim bumi. Penanggalan radiokarbon adalah salah satu kunci yang membuka dunia kita.
Tetapi, bagaimana karbon-14 muncul pertama kali?
Libby memahami karbon-14 diproduksi secara konstan oleh sinar kosmik yang menghantam atom nitrogen di atmosfer bumi dan mengubah strukturnya.
Atom karbon-14 yang dihasilkan dengan cepat bergabung dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida (CO2) yang bersifat radioaktif.
Di tanah, tumbuhan menyerap sebagian CO2 radioaktif di udara saat mereka tumbuh, begitu pula hewan—termasuk manusia—yang memakannya.
Selama tumbuhan atau hewan hidup, mereka terus mengisi kembali simpanan karbon-14 internalnya, namun saat mati, proses tersebut berhenti.
Karena radiokarbon meluruh pada tingkat yang diketahui, mengukur berapa banyak yang tersisa dalam bahan organik akan memberitahu Anda usia bahan tersebut. Ibarat sebuah jam yang mulai berdetak saat sesuatu mati.
Setelah Libby memastikan karbon-14 dalam gas metana dari selokan Baltimore, ia kemudian mendeteksi radiokarbon dalam berbagai hal, yang memungkinkannya membuktikan usia benda-benda tersebut.
Mulai dari pembungkus linen Gulungan Laut Mati hingga potongan kapal yang ditemukan di makam Sesostris III, raja Mesir yang hidup hampir 4.000 tahun yang lalu.
“Ini adalah masalah di mana Anda tidak akan memberi tahu siapa pun yang Anda lakukan. Ini terlalu gila,” kata Libby.
“Anda tak bisa memberi tahu siapa pun bahwa sinar kosmik bisa menuliskan sejarah manusia. And tidak bisa memberi tahu mereka. Tidak mungkin. Jadi, kami merahasiakannya.”
Sumber gambar, Getty Images
Namun, setelah dia membuktikan hal itu berhasil, ia memberi tahu dunia. Dan, pada 1960, Libby memenangkan Hadiah Nobel Kimia.
Tekniknya berhasil pada material organik yang berusia 50.000 tahun. Lebih tua dari itu, karbon-14 yang tersisa terlalu sedikit.
Peluruhan bertahap karbon-14 inilah yang memungkinkan penanggalan radiokarbon—tetapi itu juga berarti kita hanya bisa menelusurinya hingga batas tertentu.
Meskipun demikian, penanggalan radiokarbon kini menjadi pusat pemahaman kita tentang sejarah.
“Dalam hal menyusun berbagai hal, dalam hal kemampuan membandingkan antarwilayah khususnya, dan memahami laju perubahan tersebut, hal itu sangatlah penting,” jelas Rachel Wood, yang bekerja di salah satu laboratorium penanggalan radioaktif paling terkemuka di dunia, Unit Akselerator Radiokarbon Oxford.
Ia dan rekan-rekannya menentukan usia material termasuk tulang manusia, arang, kerang, biji-bijian, rambut, kapas, perkamen, dan keramik, termasuk juga zat-zat yang lebih aneh.
“Kami melakukan hal yang aneh dan tidak biasa, seperti urin kelelawar yang membatu,” imbuhnya.
Laboratorium itu menggunakan alat yang disebut spektrometer massa akselerator untuk mengukur secara langsung atom karbon-14 dalam sampel—tidak seperti Libby, yang hanya mampu mengukur radiasi yang dipancarkan dan dengan demikian menyimpulkan berapa banyak karbon-14 yang terkandung dalam sampel.
Akselerator juga bisa menentukan usia sampel yang sangat kecil, dalam beberapa kasus hanya satu milligram, sementara Libby membutuhkan material yang jauh lebih banyak.
Menghilangkan kontaminan yang mengandung karbon dapat memakan waktu berminggu-minggu, tetapi setelah selesai, akselerator dengan mudah mengeluarkan perkiraan usia sampel.
“Sangat menyenangkan bisa langsung melihat hasilnya,” kata Rachel Wood.
Penanggalan radiokarbon telah menyelesaikan beberapa argumen yang telah lama ada. Ambil contoh kerangka manusia yang ditemukan oleh teolog dan ahli geologi William Buckland di Wales pada 1823.
Buckland bersikeras kerangka itu usianya tidak lebih dari 2.000 tahun, dan selama lebih dari satu abad, tidak seorang pun bisa membuktikan bahwa dia salah.
Penanggalan radiokarbon akhirnya menunjukkan kerangka itu sebenarnya berusia antara 33.000 dan 34.000 tahun—sisa-sisa manusia tertua yang terkubur di UK.
Sumber gambar, Getty Images
Sisa-sisa manusia yang lebih baru juga telah mengungkap rahasianya berkat teknologi ini.
Pada 1975, seorang gadis berusia 13 tahun Bernama Laura Ann O’Malley dilaporkan hilang di New York.
Sisa-sisa bagian tubuh yang ditemukan di dasar sungai California pada 1990-an diduga berasal dari sebuah makam bersejarah hingga penanggalan radiokarbon awal tahun ini menunjukkan bahwa sisa-sisa tersebut milik seseorang yang lahir antara sekitar 1964 dan 1967, yang kemungkinan besar meninggal antara 1977 dan 1984.
Hal ini sesuai dengan kronologi hilangnya Laura Ann O’Malley, dan analisis DNA mengonfirmasi bahwa sisa-sisa bagian tubuh tersebut adalah miliknya.
Analisis forensik sering kali mengandalkan metode penanggalan radiokarbon “pulsa bom” yang dimungkinkan berkat ratusan uji coba senjata nuklir di atmosfer yang terjadi selama 1950-an dan 1960-an.
Ledakan tersebut mengirimkan sejumlah besar karbon-14 tambahan ke udara, tetapi kadar yang tinggi secara artifisial ini telah menurun sejak saat itu.
Oleh karenanya, dengan membandingkan pengukuran karbon-14 dengan kurva yang menurun tersebut, dimungkinkan untuk menentukan usia material dari pertengahan abad ke-20 dan seterusnya dengan sangat akurat—hingga sekitar satu tahun, dalam beberapa kasus.
“Saya tidak tahu ada teknik lain yang mendekati itu,” ujar ahli biologi satwa liar Sam Wasser dari Universitas Washington.
Wasser telah menganalisis hasil penanggalan radiokarbon dari sampel gading sebagai bagian dari upaya untuk memberantas perdagangan satwa liar ilegal.
Data tersebut bisa menunjukkan apakah gajah-gajah tersebut mati sebelum atau sesudah larangan penjualan gading pada 1989, seperti klaim para penyelundup.
Salah satu orang yang dipenjara karena bukti ini adalah Edouodji Emile N’Bouke, yang dihukum di Togo pada 2014.
Meskipun tes DNA mengungkap asal geografis gading yang ia selundupkan, penanggalan radiokarbon menunjukkan dengan tepat kapan gajah-gajah tersebut diburu.
Kedua bukti ini merupakan “bukti kuat yang sangat penting untuk memboyong N’Bouke ke pengadilan”, demikian pernyataan Departemen Luar Negeri AS.
Teknik yang sama juga telah mengungkap karya seni sebagai barang palsu. Sebagai contoh lukisan pemandangan desa yang diklaim oleh seorang pemalsu sebagai karya seni pada 1866.
Penanggalan radiokarbon mengonfirmasi lukisan itu memang telah dilukis, dan mengalami penuaan buatan, selama tahun 1980-an.
Sumber gambar, Getty Images
Penanggalan radiokarbon juga sudah menjelaskan perubahan iklim dengan membantu para ilmuwan memahami dampak emisi bahan bakar fosil terhadap iklim bumi.
Studi tentang gletser dan ekosistem purba, misalnya, menjadi jauh lebih akurat berkat teknologi penanggalan radiokarbon.
Penelitian ini telah menjadi dasar bagi laporan Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC), yang pada 2007 dianugerahi Hadiah Nobel Perdamaian—bersama dengan mantan Wakil Presiden AS, Al Gore—atas upayanya dalam menyebarluaskan informasi tentang perubahan iklim.
“Penelitian ini juga sangat bermanfaat bagi orang-orang yang ingin menggunakan model iklim untuk memprediksi seperti apa iklim di masa depan,” papar Tim Heaton, profesor statistik terapan di Universitas Leeds.
Para ilmuwan dapat mengetahui catatan radiokarbon untuk menentukan bagaimana iklim bumi berubah seiring waktu, dan membandingkan model iklim dengan hasil tersebut, untuk memvalidasi akurasi model.
Namun, waktu terus berjalan.
Bahan bakar fosil mengandung karbon dalam jumlah besar, tapi tidak mengandung karbon-14—organisme yang menjadi batu bara, gas alam, dan minyak bumi, telah mati begitu lama sehingga karbon-14 yang terkandung di dalamnya telah lama meluruh.
Artinya, emisi bahan bakar fosil mengencerkan karbon-14 di atmosfer bumi saat ini, yang berdampak langsung pada jumlah radiokarbon yang berakhir pada makhluk hidup.
Heather Graven, profesor fisika iklim di Imperial College London, mengatakan dalam skenario terburuk emisi yang sangat tinggi akan terjadi selama sekitar satu abad mendatang—yang berarti akurasi penanggalan radiokarbon dapat runtuh.
“Sesuatu yang baru diproduksi akan memiliki komposisi [radiokarbon] yang sama dengan sesuatu yang mungkin berusia 2.000 tahun,” ujarnya.
Penanggalan radiokarbon tidak akan bisa membedakan keduanya.
Rachel Wood berpendapat masalah-masalah ini tidak akan muncul dalam waktu dekat, tapi Paula Reimer, profesor emeritus di Queen’s University Belfast, berpendapat emisi bahan bakar fosil memang “menghambat” penanggalan radiokarbon dan pada akhirnya mengancam akurasinya.
Paula menghabiskan bertahun-tahun bekerja untuk meningkatkan presisi penanggalan radiokarbon, dengan melakukan pengukuran cermat radiokarbon yang ditemukan di lingkaran pohon, misalnya, untuk mengungkap variasi kadar karbon-14 di atmosfer selama ribuan tahun.
Kurva kadar radiokarbon yang sangat presisi kini tersedia, yang berasal dari sekitar 14.000 tahun yang lalu.
Namun, emisi bahan bakar fosil pada akhirnya mungkin akan mengakhiri era presisi yang luar biasa ini.
Artikel ini dibuat sebagai hasil kerja sama dengan Nobel Prize Outreach dan BBC.
