फॉरेन्सिक जगातील क्रांती, इतिहासाची गुपिते उलगडण्यास मदत करणारे 'रेडिओकार्बन डेटिंग' नक्की काय आहे?

रेडिओकार्बन डेटिंगने इतिहास, प्राचीन अवशेष आणि हवामान बदलाबाबतची समजच बदलून टाकली आहे. यामुळे शास्त्रज्ञांना मानव, प्राणी, कलाकृती आणि पर्यावरण यांची गुपितं उघड करण्यास मदत होते, ज्यामुळे इतिहास आणि विज्ञान या दोन्ही गोष्टी अधिक अचूक आणि समृद्ध झाले आहेत.

रेडिओकार्बन डेटिंगने जगाची हजारो वर्षांपूर्वीची रहस्यं उलगडण्यास मदत झाली आहे. हे रेडिओकार्बन नक्की काय असतं, यासाठी भूतकाळात कोणी, किती कष्ट घेतले आणि याचा नेमका परिणाम काय आहे, याबाबत आपण जाणून घेऊया.

सांडपाण्यात ते खूप मोठ्या प्रमाणात असेल याची विलार्ड लिब्बीला खात्री होती.

1940 च्या दशकाच्या मध्यात, अमेरिकेतील एका रसायनशास्त्रज्ञाचा उद्देश निसर्गात कार्बन-14 नावाचा रेडिओअ‍ॅक्टिव्ह कार्बन शोधणं होता.

त्याला समजलं होतं की, जर हा कार्बन अस्तित्वात असेल, तर मृत झाडे आणि प्राणी यांमध्ये त्याचे हळूहळू कमी होत जाणारे पुरावे सापडतील आणि त्यांचे अवशेष तपासून ते किती शिल्लक आहे हे पाहिल्यास त्यांचा मृत्यू कधी झाला हेही समजू शकेल किंवा उघड होईल.

पण लिब्बीला हे सिद्ध करायचं होतं की, कार्बन-14 निसर्गात खरंच अस्तित्वात आहे आणि त्याची मात्रा त्याच्या अंदाजासारखीच आहे. इतर शास्त्रज्ञांनी कार्बन-14 फक्त प्रयोगशाळेत तयार करूनच पाहिले होते.

लिब्बीने असा विचार केला की, सजीव त्यांच्या मलामध्ये कार्बन-14 सोडतील, म्हणून त्याने मलवाहिनी म्हणजे सांडपाण्याकडे लक्ष दिले. खास करून बाल्टिमोर शहरातील लोकांनी तयार केलेल्या सांडपाण्याकडे, आणि अखेर त्याला हवं ते सापडलं.

पण रेडिओअ‍ॅक्टिव्ह कार्बन-रेडिओकार्बन वापरून वस्तूंचं वय ठरवता येईल, आणि याचा उपयोग खूप प्रकारे होऊ शकतो, हे तेव्हा लिब्बीला माहीत नव्हतं.

20व्या शतकाच्या मध्यापासून, रेडिओकार्बन डेटिंगने असंख्य प्राचीन वस्तूंचे वय ठरवले आहे, हरवलेल्या लोकांची प्रकरणं सोडवण्यात मदत केली आहे, आणि हस्तीदंत तस्करांना तुरुंगात टाकलं आहे.

यामुळे शास्त्रज्ञांना पृथ्वीच्या हवामानाचे तपशील समजून घेता आले आहेत. रेडिओकार्बन डेटिंग जगाचं रहस्य उघडण्याची एक गुरुकिल्ली आहे.

पण कार्बन-14 कसा तयार होतो? किंवा ते पहिल्यांदा कसे अस्तित्वात आले? लिब्बीला समजलं की, पृथ्वीच्या वातावरणातील नायट्रोजन अणूंवर अवकाशातील किरणे सतत आदळल्यामुळे कार्बन-14 तयार होतो. तयार झालेला कार्बन-14 अणू त्वरीत ऑक्सिजनशी जुळून रेडिओअ‍ॅक्टिव्ह (किरणोत्सर्गी) कार्बन डायऑक्साइड (CO2) बनवतो.

पृथ्वीवर, झाडे हवेतील रेडिओअ‍ॅक्टिव्ह CO2 शोषतात आणि त्यांना खाणारे प्राणी आणि माणसंही तो घेतात.

जेव्हा एखादं झाड किंवा प्राणी जिवंत असतो, तेव्हा त्यात कार्बन-14 सतत भरत राहतो. पण जेव्हा ते मृत्युमुखी पडतात, तेव्हा ती प्रक्रिया थांबते.

रेडिओकार्बन ठराविक दराने कमी होत असल्यामुळे, अवशेषांमध्ये किती शिल्लक आहे ते मोजून वस्तूचं वय ठरवता येतं. म्हणजे मृत्यूच्या वेळी सुरु होणारं हे एक घड्याळ आहे.

'सर्व गोष्टी क्रमाने लावणे'

लिब्बीने बाल्टिमोरच्या गटारांमधून मिथेन गॅसमध्ये कार्बन-14 असल्याची खात्री केल्यानंतर, त्यानं अनेक गोष्टींमध्ये रेडिओकार्बन शोधले आणि त्यांचं वय ठरवलं. यात मृत समुद्राच्या (डेड सी) स्क्रोल्सच्या तागाच्या आवरणापासून ते सुमारे 4 हजार वर्षांपूर्वीचा इजिप्तचा राजा सेसॉस्ट्रिस तिसरा याच्या समाधीत सापडलेल्या जहाजाच्या तुकड्याचा समावेश होता.

"हा एक असा प्रकल्प होता की, ज्याबद्दल तुम्ही कुणाला सांगूहू शकत नव्हता, हे खूप विचित्र आहे," लिब्बीनं नंतर सांगितलं. "कोणालाही सांगता येत नाही की अवकाशातील किरणं मानवी इतिहास लिहू शकतात. अशक्य आहे. म्हणून आम्ही ते गुप्त ठेवलं."

पण एकदा ते सिद्ध केल्यानंतर, त्याने जगाला सांगितलं आणि 1960 मध्ये लिब्बीला रसायनशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार मिळाला.

त्याची पद्धत 50 हजार वर्षांपर्यंत जुन्या सजीव अवशेषांवर काम करते. त्याहून जुने असेल तर कार्बन-14 खूपच कमी राहतो. कार्बन-14 हळूहळू कमी होत असल्यामुळेच रेडिओकार्बन डेटिंग शक्य होतं. पण याचा अर्थ असा आहे की, तुम्ही फार मागे जाऊ शकत नाही.

रेडिओकार्बन डेटिंग आता आपला इतिहास समजण्याचा मुख्य आधार आहे.

"वस्तू क्रमाने लावण्याच्या दृष्टीने, वेगवेगळ्या प्रदेशांची तुलना करता येणं आणि बदलाचा वेग समजणं यासाठी रेडिओकार्बन डेटिंग खूप महत्त्वाचं आहे," असं रॅचेल वुड म्हणतात. त्या जगातील सर्वात प्रतिष्ठित रेडिओकार्बन डेटिंग लॅब, ऑक्सफर्ड रेडिओकार्बन अ‍ॅक्सेलरेटर युनिटमध्ये काम करतात.

त्या आणि त्यांचे सहकारी मानव हाडं, कोळसा, शंख, बियाणं, केस, कापूस, चर्मपत्र, सिरॅमिक्स यासह अनेक वस्तूंचं वय ठरवतात, परंतु काहीवेळा वेगळ्या गोष्टीही तपासतात. 'कधी कधी आम्ही खूप विचित्र गोष्टी करतो, जसं की प्रागैतिहासिक वटवाघूळाचे मूत्र,' असं त्या सांगतात.

लॅबमध्ये एक उपकरण आहे ज्याला अ‍ॅक्सेलरेटर मास स्पेक्ट्रोमीटर म्हणतात, जे थेट कार्बन-14 अणूंची मोजणी करतं. लिब्बी फक्त उत्सर्जित होणारे रेडिएशन मोजून अंदाज लावत होता की, किती कार्बन-14 आहे. हा अ‍ॅक्सेलरेटर अगदी लहान नमुन्यांनाही मोजू शकतो, कधी कधी फक्त एक मिलीग्रॅमही. पण लिब्बीला यासाठी जास्त साहित्याची गरज लागली असती.

हाडांचं किंवा सांगाड्याचं वय ठरवणं

कार्बन असलेले अशुद्ध पदार्थ काढायला काही आठवडे लागू शकतात, पण एकदा काढल्यावर अ‍ॅक्सेलरेटर लगेच नमुन्याचे अंदाजे वय सांगतो. "परिणाम लगेच पाहता येणं खूप रोमांचक आहे," असं वुड म्हणतात.

रेडिओकार्बन डेटिंगने काही जुने वाद मिटवले आहेत. 1823 मध्ये धर्मशास्त्रज्ञ आणि भूगर्भ शास्त्रज्ञ विल्यम बकलंड यांनी वेल्समध्ये शोधलेला मानवी सांगाडा घ्या.

बकलंड म्हणाले होते की, तो फक्त 2 हजार वर्षांचा आहे, आणि शतकाहून अधिक काळ कोणीही ते चुकीचे आहेत, हे सिद्ध करू शकलं नाही. नंतर रेडिओकार्बन डेटिंगनं दाखवलं की, तो मानवी सांगाडा प्रत्यक्षात 33 ते 34 हजार वर्षांचा आहे. यूकेमधील सर्वात जुने दफन केलेले मानवी अवशेष.

या तंत्रज्ञानामुळे अलीकडील मानवी अवशेषांबद्दलही त्यांचे रहस्य किंवा गुपित उघड झालं आहे.

1975 मध्ये न्यू यॉर्कमध्ये 13 वर्षांची लॉरा अ‍ॅन ओ'मॅली नावाची मुलगी बेपत्ता होती.

1990 च्या दशकात कॅलिफोर्नियातील एका नदीपात्रात सापडलेले अवशेष ऐतिहासिक समाधीतील असावेत असं समजलं जात होतं.

परंतु, या वर्षी रेडिओकार्बन डेटिंगने दाखवलं की हे अवशेष 1964 ते 1967 दरम्यान जन्मलेल्या व्यक्तीचे आहेत, ज्यांचा मृत्यू 1977 ते 1984 दरम्यान झाला असावा. हे ओ'मॅलीच्या बेपत्ता होण्याच्या कालखंडाशी जुळले आणि डीएनए तपासणीत हे तिचेच अवशेष असल्याचे सिद्ध झाले.

फॉरेन्सिक तपासांमध्ये अनेकदा 'बॉम्ब पल्स' पद्धत वापरली जाते, जी 1950 आणि 1960 च्या दशकात केलेल्या शेकडो अण्वस्त्रांच्या चाचण्यांमुळे शक्य झाली.

या स्फोटांमुळे हवेत खूप जास्त कार्बन-14 पोहोचले, पण त्याची उच्च पातळी स्तर आता हळूहळू कमी होत आहे.

त्यामुळे कार्बन-14चे मोजमाप आणि हा घटत चालेला ग्राफ वापरून, 20व्या शतकापासूनची वस्तू खूप अचूकपणे आणि काही वेळा एका वर्षाच्या आत वय ठरवता येते.

"मला अशी आणखी कोणतीही पद्धत माहीत नाही, जी याशिवाय काम करू शकते," वॉशिंग्टन विद्यापीठातील सॅम वॉसर म्हणतात. "ही खूपच उपयुक्त पद्धत आहे."

'सिद्ध करणारा पुरावा'

वॉसर यांनी हस्तिदंतावरील रेडिओकार्बन डेटिंग परिणामांचा अभ्यास केला आहे, ज्याचा उपयोग बेकायदा वन्यजीव व्यापार रोखण्यासाठी केला जातो. या डेटाने दाखवता येतं की, हत्तींचा मृत्यू 1989 मधील हस्तिदंती विक्रीवर बंदी लागू होण्यापूर्वी झाला की नंतर, जरी व्यापाऱ्यांनी काहीही दावा केला असला तरी.

या पुराव्यांवरून 2014 मध्ये टोगोमध्ये एडुओदजी एमिल एन'बुकेला तुरुंगवास ठोठावण्यात आला होता. डीएनए चाचणीत त्यानं तस्करी केलेल्या हत्तींची भौगोलिक उत्पत्ती उघड झाली, तर रेडिओकार्बन डेटिंगने हत्ती कधी मारले गेले हे स्पष्ट झालं. अमेरिकेच्या स्टेट डिपार्टमेंटने नंतर सांगितलं की, 'एन'बुकेला न्याय मिळवून देण्यासाठी हे दोन पुरावे निर्णायक ठरले'.

हीच पद्धत अनेक कलाकृती खोट्या असल्याचं उघड करते. उदाहरणार्थ, एका खेडेगावाच्या पेंटिंगचं घ्या. हे पेंटिंग 1866 मध्ये तयार करण्यात आल्याचा दावा एका व्यक्तीने फसवणुकीच्या उद्देशानं केला होता.

परंतु, रेडिओकार्बन डेटिंगने दाखवलं की, प्रत्यक्षात 1980 च्या दशकात ते पेंटिंग काढण्यात आलं होतं. या तंत्रामुळे खोटेपणा उघड झाला.

रेडिओकार्बन डेटिंगने हवामान बदल समजण्यास मदत केली आहे. या तंत्रज्ञानामुळे शास्त्रज्ञांना जीवाश्म इंधन उत्सर्जनाचा पृथ्वीच्या हवामानावर होणारा परिणाम समजतो. उदाहरणार्थ, हिमनद्या (ग्लेशियर्स) आणि प्राचीन इकोसिस्टिमचा अभ्यास खूप अचूक केला जातो.

या संशोधनामुळे आंतरराज्यीय हवामान बदल समितीच्या (आयपीसीसी) अहवालांची माहिती मिळाली. 2007 मध्ये, हवामान बदलावरील माहिती प्रसारित करण्याच्या कामाबद्दल या समितीला आणि माजी अमेरिकन राष्ट्राध्यक्ष अल गोर यांना नोबेल शांतता पुरस्काराने सन्मानित करण्यात आले होते.

"हे त्यांच्यासाठीही खूप उपयुक्त आहे, जे भविष्यात हवामान कसं असेल याचा अंदाज लावण्यासाठी हवामान मॉडेल वापरतात," असं लीड्स विद्यापीठाचे टिम हीटन सांगतात.

शास्त्रज्ञ रेडिओकार्बन नोंदी वापरून पृथ्वीचे हवामान कसं बदललं हे समजू शकतात आणि त्यावर आधारित हवामान मॉडेलची अचूकता तपासू शकतात.

कार्बन-14 चं प्रमाण कमी होणं

परंतु, आणखी एक घड्याळ सुरु आहे. जीवाश्म इंधनांमध्ये खूप कार्बन असतो, पण कार्बन-14 नसतो. कोळसा, नैसर्गिक वायू आणि तेल बनलेले जीव फार वर्षांपूर्वी मृत्यू पावले होते, त्यामुळे त्यातील कार्बन-14 आधीच नष्ट झालं आहे.

त्यामुळे जीवाश्म इंधनाचे उत्सर्जन आजच्या हवेत कार्बन-14 कमी करतं, ज्याचा थेट परिणाम सजीव वस्तूंमध्ये किती रेडिओकार्बन जमा होतं यावर होतो.

इम्पीरियल कॉलेज लंडनच्या हीदर ग्रेव्हन म्हणतात की, जर पुढच्या शतकात उत्सर्जन खूप जास्त झालं, तर रेडिओकार्बन डेटिंगची अचूकता धोक्यात येऊ शकते.

"अलीकडे तयार झालेली वस्तू आणि कदाचित 2 हजार वर्षे जुन्या वस्तूमध्ये रेडिओकार्बनचे प्रमाण सारखेच असेल," असं त्या सांगतात. अशा परिस्थितीत रेडिओकार्बन डेटिंग त्यांचा फरक सांगू शकत नाही.

रॅचेल वुड म्हणतात की, या समस्या लवकर उद्भवणार नाहीत. पण क्वीन्स युनिव्हर्सिटी बेलफास्टच्या प्रोफेसर पाउला रेमर म्हणतात की, जीवाश्म इंधनाचे उत्सर्जन रेडिओकार्बन डेटिंगवर 'परिणाम करते' आणि शेवटी त्याची अचूकता धोक्यात आणते.

त्या अनेक वर्षे रेडिओकार्बन डेटिंग अधिक अचूक करण्यासाठी काम करत होत्या. उदाहरणार्थ, झाडांच्या वलयांमधील (कड्या) कार्बन-14 मोजमाप करून, शतकांपासून हवेत कार्बन-14चे प्रमाण कसे बदलले ते दाखवण्याचा प्रयत्न केला.

आता 14 हजार वर्षांपूर्वीचे रेडिओकार्बन पातळींचे खूप अचूक ग्राफ मिळू शकतात. पण भविष्यात जीवाश्म इंधनाचे उत्सर्जन या अचूकतेच्या युगाचा अंत करू शकतात.

(हा लेख नोबेल पुरस्कार आउटरीच आणि बीबीसी यांनी एकत्रित तयार केला आहे.)

(बीबीसीसाठी कलेक्टिव्ह न्यूजरूमचे प्रकाशन.)