Beter zicht op prehistorie

Het Centrum voor Isotopen Onderzoek (CIO) van de RUG kan een nieuwe installatie kopen om in monsters stabiele isotopen te meten. Het apparaat maakt ook de meting van ouderdom via koolstof-14 nauwkeuriger.

Onderzoekfinancier NWO kende het CIO een bedrag van 200.000 euro toe. Dit is bestemd voor een combinatie van een Elemental Analyser, een apparaat dat monsters kan verbranden, en een isotopen-specifieke massaspectrometer die in in het verbrandingsgas stabiele isotopen van koolstof, stikstof en zwavel meet. ‘Het is vervanging van een bestaand apparaat dat aan het einde van zijn levensduur is’, legt CIO-directeur Harro Meijer uit. ‘Maar het nieuwe apparaat kan meer dan het oude.’ Het meten van zwavel-isotopen is nu bijvoorbeeld nog niet mogelijk.

Stabiele isotopen zijn varianten op een atoom die net iets zwaarder zijn, doordat ze een extra neutron hebben. Chemisch zijn zulke varianten gelijk, maar door het afwijkende gewicht worden ze door levende organismen veelal net iets anders verwerkt. Zo hebben alle planten een voorkeur voor het ‘gewone’ koolstof-12 boven het zwaardere koolstf-13. Deze planten bevatten dus minder koolstof-13 dan de atmosfeer. In natuurkundige processen als bijvoorbeeld het verdampen van water zie je ook een verschil. Water met het normale zuurstof-16 atoom verdampt anders dan met het zwaardere zuurstof-18.

‘Verschillende soorten voedsel zorgen voor subtiele verschillen in de verhouding van verschillende stabiele isotopen’, legt Meijer uit. ‘Wanneer je die verhouding meet in de resten van een dier of mens kan je dus uitspraken doen over het dieet. En dat kan weer iets zeggen over het klimaat waarin zo’n organisme leefde.’ Het CIO gebruikt dit soort metingen voor onderzoek naar de prehistorie.

Het nieuwe apparaat is vooral belangrijk bij de ouderdomsbepaling via de koolstof-14 methode. ‘Daarvoor moet je een monster eerst verbranden en dan vervolgens het kooldioxide-gas eruit halen. Dat zetten we weer om in grafiet waarna we het gehalte koolstof-14 – en daarmee de ouderdom – kunnen vaststellen’, vertelt Meijer. Het nieuwe apparaat verkleint de kans dat koolstof uit een vorige meting achter blijft en dus een volgende meting vervuilt. Voor zo'n koolstof-14 meting hebben we ook altijd de bepaling van koolstof-13 nodig. Die levert ons apparaat daar dus direct bij.

Het CIO is al decennia toonaangevend op het terrein van koolstof-14 ouderdomsbepalingen. Onlangs publiceerden CIO medewerkers samen met collega’s uit het buitenland een nieuwe ijklijn voor de koolstof-14 techniek. Het CIO doet veel werk voor archeologisch onderzoek. ‘En soms worden we ingeschakeld door het Nederlands Forensisch Instituut. Die willen dan weten of gevonden menselijke botten op een recente moordzaak wijzen, of al een paar eeuwen oud zijn.’