Penanggalan Karbon-14

Pemahaman Dasar

oleh Dr. Andrew Snelling tanggal 14 September 2010

Banyak orang berasumsi bahwa bebatuan yang sudah berusia "jutaan tahun" itu didasarkan pada penanggalan radiokarbon (karbon-14). Tapi, hal ini keliru. Alasannya sederhana. Karbon-14 hanya bisa memberikan penanggalan dalam "ribuan tahun" sebelum semuanya meluruh.

Metode paling umum yang digunakan untuk penanggalan adalah penanggalan radiokarbon. Meskipun orang-orang mengira penanggalan radiokarbon digunakan untuk mengetahui usia bebatuan, penanggalan ini terbatas hanya untuk benda-benda yang memiliki kandungan elemen karbon dan sebelumnya pernah hidup (seperti fosil).

Bagaimana Radiokarbon Terbentuk

Tak seperti radiokarbon (C-14), elemen radioaktif lain yang digunakan untuk penanggalan bebatuan—uranium (U-238), potasium (K-40), dan rubidium (Rb-87)—tidak terbentuk di bumi, sebagaimana kita ketahui. Tampaknya, Tuhan menciptakan elemen-elemen tersebut bersamaan Dia menciptakan bumi pada kali pertama.

Sebaliknya, radiokarbon terus-menerus terbentuk hingga hari ini di bagian atas atmosfer bumi. Dan sebagaimana kita ketahui, hal ini telah berlangsung di bagian atas atmosfer bumi sejak Hari Kedua dari Minggu Penciptaan (bagian dari proses perluasan langit, atau cakrawala, sebagaimana digambarkan dalam Kitab Kejadian 1: 6-8).

Jadi, bagaimana radiokarbon terbentuk? Sinar kosmik dari luar angkasa secara terus-menerus menghantam bagian atas atmosfir bumi, menghasilkan neutron-neutron (partikel sub-atomik yang tidak memiliki muatan) yang bergerak cepat (Gambar 1a).[1] Neutron-neutron ini beradu dengan atom nitrogen-14, elemen yang banyak terdapat di bagian atas atmosfir, mengubahnya menjadi atom-atom radiokarbon (karbon-14).



Dikarenakan atmosfir tersusun atas 78% nitrogen,[2] banyak atom-atom radiokarbon yang terbentuk—total sekitar 16,5 pon (7,5 kg) per tahun. Radiokarbon ini dengan cepat bergabung dengan atom-atom oksigen (elemen kedua terbanyak di atmosfir, sebesar 21%) membentuk karbon dioksida (CO2).

Karbon dioksida ini, menjadi radioaktif karena Karbon-14, secara kimia tidak berbeda dengan karbon dioksida normal di atmosfir, yang mana lebih ringan karena mengandung karbon-12 yang normal. Karbon dioksida yang radioaktif dan non-radioaktif bercampur di atmosfir, dan larut di lautan.

Melalui fotosintesis karbon dioksida memasuki tetumbuhan dan alga, mengikutsertakan radiokarbon di dalam rantai makanan. Radiokarbon kemudian memasuki tubuh hewan-hewan saat mereka memakan tetumbuhan (Gambar 1b). Bahkan kita para manusia menjadi radioaktif karena adanya kadar radiokarbon di dalam tubuh kita.

Menentukan Laju Rata-rata Peluruhan Radiokarbon

Setelah radiokarbon terbentuk, inti atom karbon-14 menjadi tidak stabil, sehingga sepanjang waktu secara bertahap meluruh kembali menjadi atom nitrogen-14 yang stabil.[3] Sebuah netron meluruh menjadi sebuah proton dan sebuah elektron, dan elektron ini lepas. Proses ini dinamakan dengan peluruhan beta . Elektron yang lepas disebut dengan partikel beta dan radiasi yang dihasilkan dinamakan dengan radiasi beta.

Tidak semua atom-atom radiokarbon meluruh dengan waktu yang sama. Atom-atom karbon-14 tertentu berubah menjadi nitrogen-14 dalam waktu yang berbeda, hal ini menjelaskan kenapa peluruhan radiokarbon dianggap sebagai proses acak.

Untuk mengukur laju rata-rata peluruhan, sebuah detektor digunakan untuk mencatat jumlah partikel-partikel beta yang lepas dari sejumlah atom karbon tertentu dalam rentang waktu tertentu pula, misalnya sebulan (sebagai ilustrasi). Karena masing-masing partikel beta mewakili satu atom karbon-14 yang meluruh, kita dapat mengetahui berapa banyak atom karbon-14 yang meluruh dalam sebulan.

Para ahli kimia telah menentukan berapa banyak atom dalam sejumlah massa elemen, termasuk karbon.[4] Jadi bila kita menimbang seonggok karbon, kita dapat mengetahui berapa jumlah atom karbon di dalamnya.

Bila kita tahu berapa rasio atom-atom karbon yang radioaktif, kita dapat menghitung berapa banyak atom-atom radiokarbon dari seonggok karbon tadi. Dengan mengetahui jumlah atom yang meluruh dari sampel kita selama sebulan, kita dapat menentukan laju rata-rata peluruhan radiokarbon.

Standar laju rata-rata peluruhan diberi nama waktu-paruh (half-life).[5] Didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan bagi sejumlah elemen radioaktif untuk meluruh menjadi separuhnya. Jadi, bila mula-mula ada 2 juta atom karbon-14 dari sejumlah karbon yang telah kita tentukan, maka waktu-paruh radiokarbon adalah waktu untuk menjadi setengahnya, atau 1 juta, dari sejumlah atom-atom ini untuk meluruh. Waktu-paruh radiokarbon atau laju rata-rata peluruhan telah ditentukan sebesar 5.730 tahun.

Menggunakan Radiokarbon untuk Penanggalan

Sekarang muncul pertanyaan bagaimana para ilmuwan menggunakan hal ini untuk menentukan usia benda-benda. Bila karbon-14 terbentuk secara konstan dalam waktu yang lama dan secara terus-menerus membaur ke dalam biosfir (lingkungan hidup -red), maka kadar karbon-14 di atmosfir seharusnya tetap konstan.

Jika kadar ini konstan, tetumbuhan dan hewan-hewan hidup seharusnya memiliki kandungan karbon-14 yang konstan pula di dalam tubuh mereka. Alasannya, selama organisme ini hidup, karbon-14 ini terus-menerus menggantikan semua molekul-molekul karbon yang telah meluruh menjadi nitrogen.

Setelah tetumbuhan dan hewan-hewan mati, mereka tidak lagi menerima pengganti untuk molekul-molekul yang rusak karena peluruhan radiokarbon. Sehingga, atom-atom radiokarbon di dalam tubuh mereka perlahan-lahan meluruh, sehingga rasio atom-atom karbon-14 dengan jumlah normalnya akan berkurang dengan tetap seiring waktu (Gambar 1c).

Misal, kita menemukan tengkorak mammoth dan kita ingin melakukan penanggalan untuk menentukan kapan dia hidup. Kita dapat menentukan di laboratorium tinggal berapa atom karbon-14 yang tersisa di tengkorak itu. Jika kita anggap si mammoth ini memiliki kadar karbon-14 di tubuhnya sewaktu hidup sama dengan hewan-hewan yang hidup saat ini (diperkirakan 1 atom karbon-14 untuk setiap 1 triliun atom karbon-12), dan karena kita telah mengetahui laju rata-rata peluruhan radiokarbon, maka dapat dihitung sudah berapa lama mammoth itu mati. Hal ini cukup sederhana.

Metode penanggalan ini mirip dengan prinsip yang ada pada jam pasir.[6] Butiran pasir yang berada di mangkuk bagian atas jam pasir mewakili atom karbon-14 pada mammoth hidup sesaat sebelum dia mati. Diasumsikan jumlah atom-atom karbon-14 sama dengan jumlah pada gajah hidup pada masa kini. Seiring waktu, butiran-butiran pasir tersebut turun ke mangkuk bawah jam pasir, sehingga jumlah pasir yang berkurang mewakili karbon-14 yang tersisa di dalam tengkorak mammoth saat kita temukan.

Jumlah butiran pasir yang berkurang ini mewakili atom-atom karbon-14 yang meluruh menjadi nitrogen-14 sejak si mammoth mati. Karena kita tahu berapa laju rata-rata turunnya butiran pasir (laju rata-rata peluruhan radiokarbon), kita dapat menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan atom-atom karbon-14 tersebut untuk meluruh, yang artinya sudah berapa lama si mammoth ini mati.

Beginilah cara kerja metode radiokarbon. Dan karena waktu-paruh karbon-14 hanya 5.370 tahun, penanggalan radiokarbon pada materi yang mengandung karbon hanya menghasilkan nilai ribuan tahun, bukan jutaan tahun dimana hal ini bertentangan dengan kerangka waktu sejarah bumi yang disebutkan oleh Al-Kitab, saksi mata Tuhan untuk sejarah.

Catatan Kaki

[1] S. Bowman, Interpreting the Past: Radiocarbon Dating (London: British Museum Publications, 1990).
[2] S. S. Zumdahl, Chemical Principles, 2nd edition (Lexington, Massachusetts: D. C. Heath and Company, 1995), p.171.
[3] A. Dickin, Radiogenic Isotope Geology, 2nd edition (Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2005), pp. 383–398.
[4] Ref. 2, p. 55, 1995. Untuk radiokarbon jumlahnya adalah ~6,022 x 10^23 atom per 14 gram carbon-14.
[5] G. Faure and T. M. Mensing, Isotopes: Principles and Applications, 3rd edition (Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2005), pp. 614–625.
[6] A. A. Snelling, “Radiometric Dating: Back to Basics,” Answers 4.3 (2009): 72–75.