पोटॅशियम-अरगॉन ही कालमापनाची पद्धत कार्बन-१४ कालमापन पद्धती प्रमाणेच किरणोत्सर्गाच्या तत्त्वावर आधारित आहे. अरगॉन या मूलद्रव्याच्या समस्थानिकांचा (Isotopes) वापर करून कालमापन करण्याची ही एक पद्धत असून अरगॉन-अरगॉन कालमापन ही अशीच दुसरी पद्धत आहे. अड्रीच आणि नीर यांनी १९४८ मध्ये पोटॅशियम-४० चे अरगॉन-४० मध्ये रूपांतर कसे होते हे दाखवून दिले. वस्तू पंक्तिमापी (mass spectrometer) उपलब्ध झाल्यानंतर पोटॅशियम-अरगॉन कालमापन पद्धत विकसित झाली. जे. ए. एव्हर्नडेन आणि जी. फ. कर्टिस यांनी सर्वप्रथम १९६५ मध्ये या पद्धतीची पुरातत्त्वीय संशोधनातील उपयुक्तता दाखवून दिली.

पोटॅशियम-४० च्या किरणोत्सारी विघटनाचे दोन मार्ग (स्रोत : मॅकडगल, १९९०).

पोटॅशियम हे निसर्गात सर्वत्र आढळून येणारे मूलद्रव्य असून ते दगड आणि अनेक खनिजांमध्ये आढळून येते. विशेषतः लाव्हाजन्य खडकांमध्ये ते मोठ्या प्रमाणात मिळते. पोटॅशियमची पोटॅशियम-३९, पोटॅशियम-४१ आणि पोटॅशियम-४० अशी तीन समस्थानिके आहेत. यांमधील फक्त पोटॅशियम-४० हे किरणोत्सारी आहे. त्याचे अर्धायुष्य (half life) १.२५ अब्ज वर्षे आहे. पोटॅशियम-४० चे विघटन होऊन कॅल्शियम-४० आणि वायू स्वरूपातील अरगॉन-४० ही मूलद्रव्ये तयार होतात. पोटॅशियम-४० चे रूपांतर अरगॉन-४० मध्ये होण्याचे दोन मार्ग आहेत (पाहाः आकृती). यापैकी इलेक्ट्रॉन उत्सर्ग प्रक्रियेने होणारे रूपांतर कालमापनासाठी वापरले जात नाही. फक्त इलेक्ट्रॉन हस्तगत प्रक्रियेने तयार झालेल्या अरगॉन-४० वायूचे मापन केले जाते. जेव्हा खडक वितळलेल्या अवस्थेत होते, तेव्हा त्यात अरगॉन-४० वायू तयार होत होता. जसे खडक थंड होत गेले, तसा हा अरगॉन-४० वायू स्फटिकांमधील पोकळ्यांमध्ये अडकून पडला. पोटॅशियम-४० च्या दोन्ही मार्गांनी होणाऱ्या किरणोत्सारी विघटनामुळे अरगॉन-४० वायूचे प्रमाण सतत वाढत जाते.

प्रयोगशाळेत ज्या खडकाचे अथवा खनिजाचे वय ठरवायचे आहे, त्याचा एक नमुना तापवला जातो व तो वितळण्याच्या अवस्थेत आला की, त्यामध्ये साठलेला अरगॉन-४० वायू बाहेर पडतो. या वायूचे वस्तू पंक्तिमापी (mass spectrometer) वापरून मापन केले जाते. दुसरा नमुना घेऊन आण्विक शोषण पंक्तिमापी (Atomic absorption spectrometer) या उपकरणाने त्यातील कॅल्शियम-४० चे प्रमाण मोजले जाते. किरणोत्सर्गातून निर्माण झालेला अरगॉन-४० वायू व कॅल्शियम-४० यांच्या गुणोत्तराने मूळ लाव्हाजन्य घटना घडल्यापासून किती काळ लोटला ते समजून येते. अर्थात ज्या लाव्हाजन्य खडकाचे वय ठरवायचे आहे, तो या अगोदर पुन्हा तप्त झाला नव्हता हे येथे गृहीत धरलेले आहे.

अग्निजन्य खडक, ज्वालामुखीतून उडालेल्या तुकड्यांपासून बनलेले खडक-टुफ (Tuff) आणि स्तरसंदर्भाने अश्मयुगीन मानवी जीवाश्म यांचे कालमापन या पद्धतीनुसार करता येते. ही पद्धत एक अब्ज वर्षे एवढ्या जुन्या अवशेषांच्या कालमापनासाठी उपयुक्त असली तरी गेल्या एक लाख वर्षांमधील अवशेषांसाठी ती वापरता येत नाही. ल्यूसाइट (Leucite), सानिडाइन (Sanidine), अनोर्थोक्लेस (Anorthoclase), मस्कोव्हाइट (Muscovite) व बायोटाइट (Biotite) ही खनिजे या कालमापन पद्धतीसाठी उपयुक्त ठरतात.

उत्तर केनियातील तुर्काना सरोवराच्या भागात कूबी फोरा संचात (Koobi Fora Formation) मानवी उत्क्रांतीशी संबंधित अनेक जीवाश्म मिळाले. त्यांचे कालमापन करण्यासाठी पोटॅशियम-अरगॉन पद्धत उपयोगी ठरली. उदा., रिचर्ड लिकी यांना १९६९ मध्ये केनियात कूबी फोरा संचात केएनएम-इआर-४०६ (नराची कवटी) हा पॅरांथ्रोपस बॉइसी (Paranthropus boisei) प्रजातीचा जीवाश्म मिळाला होता. तो ज्या दोन टुफ थरांमध्ये मिळाला त्यांचे पोटॅशियम-अरगॉन पद्धतीने कालमापन १८.६ (अधिकउणे २०,००० हजार) लक्ष वर्षे व १६.४ (अधिकउणे ३०,००० हजार) लक्ष वर्षे असे होते. या कालमापनामुळे ही प्रजात होमो इरेक्टस या प्रजातीबरोबर एकाच भागात अस्तित्त्वात होती, हे सिद्ध झाले. त्याचप्रमाणे नरीओकोटोम-3 (Nariokotome III) या स्थळावर सु. बारा वर्षे वयाच्या होमो इरेक्टस (Homo erectus) मुलाचा संपूर्ण सांगाडा (NM-WT15000) १९८४ मध्ये मिळाला. हा जीवाश्म ’तुर्काना मुलगा’ या नावाने प्रसिद्ध आहे. तो ज्या थरांमध्ये मिळाला, त्याच्या वरच्या बाजूच्या टुफ थराचे वय १३.९ (अधिकउणे २०,००० हजार) लक्ष वर्षे, तर खालच्या (जुन्या) टुफ थराचे वय (अधिकउणे ३०,००० हजार) लक्ष वर्षे असे आढळले. याप्रकारे पोटॅशियम-अरगॉन पद्धतीने ’तुर्काना मुलगा’ या जीवाश्माचा काळ ठरवता आला.

महाराष्ट्रात बोरी येथे ज्वालामुखीतून उडालेल्या राखेचे (Tephra) थर मिळाले असून तेथे अश्मयुगीन अवजारे सापडली आहेत. पुढील काळात या राखेचे आणि पर्यायाने अश्मयुगीन अवजारांचे वय निराळे असल्याचे दिसून आले असले, तरी पोटॅशियम-अरगॉन पद्धतीचा वापर करून हे वय १४ लक्ष वर्षे असल्याचे निष्कर्ष १९८९ मध्ये प्रसिद्ध करण्यात आले होते. हे भारतीय पुरातत्त्वात पोटॅशियम-अरगॉन कालमापन पद्धतीच्या उपयोगाचे ठळक उदाहरण आहे.

संदर्भ :

  • Evernden, J. A. & Curtis, G. H. ‘The potassium-argon dating of late Cenozoic rocks in East Africa and Italyʼ, Cumnt Anthropology,. 6 : 343-364, 1965.
  • McDougall, I. ‘Potassium—Argon Dating in Archaeologyʼ, Science Progress, 74 (1) : (293) 15-30,  1990.
  • Walker, Mike, Quaternary Dating Methods, Chichester, UK : John Wiley, 2005.
  • Walter, Robert C. ‘Potassium-Argon/Argon-Argon Dating Methodsʼ, Chronometric Dating in Archaeology (R. Taylor and Martin Aitken Eds.), pp. 97-126, New York, 1997.
  • क्षीरसागर, अनुपमा, प्राचीन संस्कृतीचे कालमापन, पुणे, १९९८.

                                                                                                                                                                                 समीक्षक : अनुपमा क्षीरसागर