BAGAIMANA CARA ILMUWAN MENGETAHUI UMUR BENDA PURBAKALA?

Pada tahun 1905, dua orang arkeolog, Haakon Shetelig dari Norwegia dan Gabriel Gustafson dari Swedia berhasil mengevakuasi kapal purbakala bangsa Viking dari dalam tanah perkebunan Oseberg, Norwegia. Setelah diteliti, ditemukan bahwa kapal ini telah berumur kira-kira 1.200 tahun, atau dengan kata lain, kapal ini dibuat pada tahun sekitar 800 Masehi. Kapal ini sekarang berada di museum Norwegia, seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Mungkin Anda pernah dilanda pertanyaan: Bagaimana cara ilmuwan mengetahui umur benda purbakala? Jawabannya adalah dengan menggunakan konsep radioaktif. Bagaimana maksudnya? Mari kita bahas lebih detail berikut ini.

Atom terdiri dari tiga macam partikel, yaitu elektron, proton, dan neutron. Jenis suatu atom ditentukan oleh jumlah protonnya. Misalnya, atom Karbon adalah atom yang memiliki 6 buah proton. Jika protonnya berjumlah 1, maka atom tersebut bernama atom Hidrogen. Meski demikian, jumlah neutron bisa saja berbeda untuk suatu jenis atom. Sebagai contoh, atom Karbon ada yang memiliki 6 buah neutron (atomnya disebut Karbon-12), namun ada pula yang jumlah neutronnya 8 buah (atomnya disebut Karbon-14). Atom-atom Karbon yang  berbeda jumlah neutronnya ini disebut isotop.

Atom Karbon-12 bersifat stabil, sedangkan Karbon-14 tidak stabil. Mengapa dikatakan tidak stabil? Karena atom Karbon-14 ini cenderung ingin berubah menjadi atom yang lain, yaitu Nitrogen-14 yang bersifat stabil. Nah, ketika perubahan ini terjadi, atom mengeluarkan radiasi yang dapat dideteksi. Proses perubahan jenis atom ini diistilahkan dengan “peluruhan radioaktif” dan kejadiannya di alam semesta bersifat acak sehingga tidak dapat ditentukan secara pasti. Akan tetapi, para ilmuwan dapat memperkirakan waktu rata-rata terjadinya separuh peluruhan radioaktif pada suatu unsur. Hal ini diistilahkan dengan waktu paruh.

Misalnya, atom Karbon-14 diketahui memiliki waktu paruh selama 5.700 tahun. Artinya, jika kita memiliki sebuah sampel Karbon-14 sebanyak 100 gram, maka 5.700 tahun kemudian atom Karbon-14 yang tersisa tinggal 50 gram  karena 50 gram lainnya dari sampel tersebut sudah meluruh (berubah) menjadi Nitrogen-14. Contoh lain adalah Argon-40 yang memiliki waktu paruh 1.500 tahun untuk merubah diri menjadi atom Potassium-40.

Nah, berdasarkan konsep waktu paruh ini, para ilmuwan dapat memperkirakan umur suatu benda purbakala. Mari kita kembali pada kasus kapal Viking Oseberg. Kapal ini adalah kapal yang terbuat dari kayu. Setiap kayu mengandung seluruh isotop atom Karbon. Untuk memperkirakan umurnya, pertama-tama ilmuwan mengukur kandungan atom Karbon-14 pada sampel kayu yang masih segar (diambil pohon yang masih hidup). Kemudian, dengan menggunakan jumlah sampel yang sama, diukur pula kandungan atom Karbon-14 pada sampel kayu kapal Viking itu. Dari sini kemudian dapat diketahui telah berapa banyak waktu paruh yang telah dihabiskan, sehingga dapat diperkirakan umur kapal Viking tersebut.

Contoh gampangnya, misalnya kandungan atom Karbon-14 pada suatu kayu segar adalah 1%. Setelah diuji, ternyata kandungan Karbon-14 pada kapal Viking hanya 0,5%. Berarti, satu periode waktu paruh telah dilewati. Waktu paruh Karbon-14 adalah 5.700 tahun. Itu artinya, kapal Viking itu diperkirakan telah berumur 5.700 tahun. Di masa depan, yaitu 5.700 tahun kemudian, kandungan Karbon-14 d kapal Viking itu hanya akan tersisa sebanyak 0,25%, yaitu setengah dari 0,5%.

Akan tetapi, pada kenyataannya, sangat sulit untuk menemukan kasus waktu paruh dengan nilai-nilai yang tepat berkelipatan setengah seperti contoh di atas. Oleh sebab itu, ilmuwan menggunakan rumus berikut ini.

 ln (No/Nt) = (0,6963 t) / t0,5

ln = logaritma berbasis bilangan e
No = jumlah sampel radioaktif mula-mula
Nt = jumlah sampel radioaktif ketika benda arkeologi tersebut ditemukan
t = waktu yang telah berlalu
t0,5 = waktu paruh atom yang bersangkutan

Jika kita kembali pada contoh kasus kapal Viking Oseberg, dapatlah kita nyatakan:
t = 1.200 tahun
t0,5 = 5.700 tahun (Karbon-14)
Kedua nilai tersebut dapat kita masukkan ke rumus untuk mengetahui perbandingan antara No dan Nt yang ditemukan oleh Arkeolog Haakon Shetelig dan Gabriel Gustafson, yaitu perbandingan kandungan atom Karbon-14 antara sampel kayu segar dan sampel kayu kapal Viking Oseberg.