Eesti esimese ja siiani töötava radiosüsiniku labori loomist alustati 60 aastat tagasi

Tänavu möödus 70 aastat Willard F. Libby ja tema kolleegi Ernest C. Andersoni artikli „Radiocarbon from Cosmic Radiation“ avaldamisest ajakirjas Science, milles avalikustati radiosüsiniku dateerimismeetodi kasutamisvõimalusi. Kümme aastat peale seda, aastal 1957, alustati töödega Baltikumi esimese radiosüsiniku labori rajamiseks tolleaegse Eesti Teaduste Akadeemia Zooloogia ja Botaanika Instituudi all. Tähelepanu väärib fakt, et esimeste dateerimistulemusteni tolleaegses radiosüsiniku laboris jõuti juba aasta enne seda, kui Willard F. Libbyle anti aastal 1960. radiosüsiniku meetodi arendamise eest Nobeli preemia. Siiani töötavas radiosüsiniku laboratooriumis on praeguseks hetkeks dateeritud üle 3000 proovi ja avaldatud ligi 200 teadusartiklit, rääkimata erinevatest teadusprobleemidest, mille lahendamiseks on andnud vastuse laboris tehtud dateeringud.

Radiosüsiniku meetodi põhimõte

Radiosüsiniku meetodi avastamine ja kasutuselevõtt on muutnud ja mõjutanud paljusid arusaamu geoloogias ja arheoloogias, aga ka teistes teadusharudes, kuna selle meetodiga avanes võimalus oma hüpoteese kontrollida, määrates süsinikku sisaldavate objektide absoluutset vanust. Nüüd aga lähemalt ka meetodist endast.

Radiosüsiniku meetodiga on võimalik dateerida umbes kuni 70 000 aastaseid proove.

Meetod põhineb tõigal, et atmosfääris olevat radiosüsinikku omastatakse sarnaselt stabiilsete süsiniku isotoopidele fotosünteesi käigus taimede poolt, mis aga toidu kaudu liigub edasi ka elavorganismidesse – loomadesse ja inimestesse. Looduses toimub pidev süsiniku isotoopide omastamine, kusjuures radiosüsiniku ja stabiilse süsiniku suhe on kõikides organismides sama. Kui aga taim või loom sureb, lakkab radiosüsiniku omastamine ning edaspidi toimub ainult allesjäänud radiosüsiniku koguse vähenemine – 5730 aastaga laguneb pool kogusest.

Radiosüsiniku tekke, omastamise ja lagunemise põhimõte (http://www.passmyexams.co.uk)
Radiosüsiniku tekke, omastamise ja lagunemise põhimõte (http://www.passmyexams.co.uk)

Mõõtes objektis alles jäänud radiosüsiniku hulka ja võrreldes seda algmomendil oleva hulgaga, on võimalik arvutada välja objekti vanus. Radiosüsiniku meetodiga on võimalik dateerida umbes kuni 70 000 aastaseid proove ja dateerimise eelduseks on see, et materjal sisaldab orgaanilist süsinikku. Sellest tulenevalt on võimalik dateerida näiteks puitu, orgaanilisi setteid, luid või isegi potikildusid, mille pooridesse on kasutamise ajal orgaanika sattunud.

Doktoritöö andis tõuke labori rajamiseks

Vajaduse labori loomiseks tingis TA Zooloogia ja Botaanika Instituudi tolleaegse zooloogiasektori juhataja Kalju Paaveri doktoritöö, mille teemaks oli Baltikumi imetajate fauna arenguloo uurimine. Sellest tulenes ka otsene vajadus nii uurimismaterjali – luuleidude kui ka nende leiupaikade – usaldusväärseks dateerimiseks. Sobiva vanusemääramise meetodi valikul jäädi peatuma alles hiljuti ameerika teadlase W. F. Libby poolt avastatud perspektiivsel radiosüsiniku meetodil.

Raskused seadmete hankimisel

Uue laboratooriumi rajamisega alustati  aga ajal, mil  kõik radioaktiivsuse mõõtmisega seotud tööd olid Nõukogude Liidus rangelt salastatud. Kuigi radiosüsiniku meetod mingit sõjalist tähtsust ei omanud, oli siiski kõigi sellealaste seadmete hankimine vägagi raskendatud. Seetõttu tuli suur osa dateerimise aparatuurist valmistada kohapeal, tuginedes põhiliselt Lääne perioodika informatsioonile ja ülikooli füüsikute abile.

Suureks sammuks labori arengule oli, kui õnnestus saada inglise firma Nuclear Enterprise dateerimisaparatuur ning maailma tippkvaliteediga EMI fotoelektronkordistid. Uue  dateerimispreparaadi benseeni sünteesi juurutamine võimaldas tunduvalt tõsta määramiste täpsust ja dateeritavate proovide vanuselist ulatust, võrreldes esialgse metanooli kasutamisega. Täiustati ka proovide võtmise ja eeltöötlemise metoodikat ning suurt abi mõõtmistehnika ja meetodi põhialuste täiustamisel osutas füüsik Enn Realo.

Hindamatu panuse labori rajamisele ja väljaarendamisele andis töörühma kunagine lausa universaalsete võimetega töömees Olev Kerem, kes tundis ega põlanud ühtegi tööd, alates klaasipuhumisest kuni lukksepa ja treialitöödeni. Tema valmistatud loenduspreparaat benseeni sünteesiliin, kus kõik klaasist detailid on samuti tema poolt puhutud, töötas laboris aastani 2013, kuni see vahetati välja uue vastu. Loomingulist lähenemist siinkohal näitab vanade rannapallide kasutamine gaasi kogumiseks benseeniliini küljes (Foto 1).

Radiosüsiniku labori benseeniliin, mis oli kasutuses aastani 2013 (paremal pool näha rannapallid)
Radiosüsiniku labori benseeniliin, mis oli kasutuses aastani 2013 (paremal pool näha rannapallid)

1959. aastaks oli vajalik aparatuur komplekteeritud, loodusliku radiosüsiniku registreerimise metoodika omandatud ja ka esimesed proovide vanused määratud. Just labori rajamisega seotud tehnilised ja varustusalased raskused olid põhjuseks, miks kulus ligi kaks aastat esimeste dateeringuteni jõudmiseks.

Kolme keemiku ühistöö

Laboratooriumi rajamise aastail oli selle ainukeseks koosseisuliseks töötajaks Arvi Liiva (käesoleva kirjatüki üks autoritest), 1960. aastaks oli laboriga liitunud TÜ keemiaosakonna lõpetanud Evald Ilves ning 1963. aastal samuti TÜ keemia lõpetanud Jaan-Mati Punning. Kujunes välja väikese kollektiivi laboratooriumisisene temaatiline tööjaotus: nii tegeles E. Ilves Holotseeni arenguga seotud proovidega, J.-M. Punning Ülem-Pleistotseeni ja Balti mere arengu kronoloogia küsimustega ning Arvi Liivale jäid administratiivsed ülesanded ja arheoloogiliste proovide dateerimine.

Ka Eesti vanim teadaolev asulakoht Pulli-Sindi on dateeritud Tartu labori poolt.

Kolme keemiku ühistöö tulemusena kujunes neil aastail Tartu radiosüsiniku laboratoorium üheks Nõukogude Liidu tolle aja juhtivamaks keskuseks, kus käidi teistest laboritest kogemusi ja oskusi  omandamas. Nende  kolme esialgse labori töötaja (E. Ilves, A. Liiva, J.-M. Punning)  kandidaaditööde materjalide põhjal avaldatud monograafia „Radiosüsiniku meetod ja selle kasutamine“ oli aga üle terve Nõukogude Liidu aastaid ainukeseks ja põhiliseks radiosüsinikualaseks käsiraamatuks, mis võttis peale radiosüsiniku meetodit tutvustavate üldpõhimõtete kokku ka esimesed geoloogia,  arheoloogia ja paleozooloogia alal  tehtud  dateeringud Baltikumis. Siinkohal juhiks tähelepanu, et ka Eesti vanim teadaolev asulakoht Pulli-Sindi on dateeritud Tartu labori poolt.

Labori edasisest arengust

Peale kandidaaditöö edukat kaitsmist aastal 1969 siirdus J.-M. Punning tööle Tallinna, kus ta TA Geoloogia Instituudis rajas isotoopgeoloogia laboratooriumi ning  hiljem iseseisva TA Ökoloogia Instituudi, mille juhatajaks ja hingeks ta oli kuni elu lõpuni. Suure panuse labori arengule andis vaieldamatult Evald Ilves, täites aastaid ka töörühma ja labori juhataja ülesandeid. Kahjuks ei jõudnud ta oma põhitöid Eesti soode ja metsade arengu kujunemisest doktoritööks vormistada. Hiljem kujunes ka koostöö vägagi  erinevate teadusasutuste ja eri teadusala esindajatega – siinkohal võib näiteks tuua Riikliku Ermitaaži, Üleliidulise Järvede Uurimise Instituudi, Nõukogude Liidu Mongoolia Ühisekspeditsiooni ja Leedu dendrokronoloogia labori. See viis osalemiseni erinevatel välitöödel ja ekspeditsioonidel ning 150 ühispublikatsiooni avaldamiseni. Selleks ajaks oli laboriga liitunud ka Toivo Rinne, kelle põhitööks oli aastakümneid dateerimisprotsessi kõige töömahukam osa – proovide eeltöötlus ja benseeni süntees.

Arvi Liiva (vasakul) ja Toivo Rinne (paremal) radiosüsiniku laboris aastal 2000
Arvi Liiva (vasakul) ja Toivo Rinne (paremal) radiosüsiniku laboris aastal 2000

1995. aastal viidi radiosüsiniku labor Eesti teadusasutuste ümberkorralduste tulemusena üle Tartu Ülikooli geoloogia osakonna alluvusse. Peale uue TÜ keemiahoone valmimist aastal 2009 sai ka radiosüsiniku labor omale asukoha Chemicumi (Ravila 14a) uues hoones ja praeguseks on varustatud kaasaegse aparatuuriga. Toivo Rinne töötas laboris insenerina aastani 2014, olles sealjuures üks pikemaajalisemaid töötajaid Arvi Liiva kõrval. Arvi Liiva käib aga siiani laboris oma kogemusi jagamas praegusele labori juhatajale Katrin Lasbergile. Endiselt tegeletakse laboris erinevate orgaaniliste proovide vanuse määramisega. Viimase aja proovid omavad eelkõige arheoloogilist tähtsust.


Autor: 

Katrin Lasberg (katrin.lasberg@ut.ee) ja Arvi Liiva (arvi.liiva@ut.ee) ˗ Tartu Ülikooli geoloogia osakond, Ravila 14A, 50411 Tartu

Toimetas: Lauri Joosu


Eelmine
Kuidas geoloogid suudavad mõõta Maa vanust?
Järgmine
Droonid geoloogias

Vastused puuduvad

Email again: