किरणोत्सर्गाच्या तत्त्वावर आधारित कालमापनाची महत्त्वाची पध्दती. चतुर्थक कालखंडाच्या संशोधनासाठी त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होतो. युरेनियम हे अणुऊर्जेसाठी वापरले येणारे महत्त्वाचे नैसर्गिक किरणोत्सारी मूलद्रव्य असून त्याचा अणुक्रमांक ९२ आहे. युरेनियम-२३४ (234U), युरेनियम-२३५ (235U) आणि युरेनियम-२३८ (238U) ही त्याची निसर्गात आढळणारी तीन समस्थानिके आहेत. यांमधील फक्त युरेनियम-२३५ चे सहज विभाजन होत असल्याने त्यातून अणुऊर्जा मिळवता येते. युरेनियम-२३५ आणि युरेनियम-२३८ यांच्या अस्थिर केद्रकांमधून किरणोत्सर्ग होऊन त्यांच्यापासून अनेक मूलद्रव्यांची अस्थिर समस्थानिके अथवा न्युक्लाइड (Nuclides) तयार होत जातात. ही जन्य न्युक्लाइड (Daughter isotopes) मूळ जनक मूलद्रव्यापासून (Parent isotope तयार होतात. किरणोत्सारी ऱ्हासाची ही शृंखला (Uranium Decay Series) शिसे (प्लंबम-206Pb) हे स्थिर मूलद्रव्य तयार झाल्यावर थांबते. युरेनियम-२३८ (आकृती-१) आणि युरेनियम-२३५ यांच्या ऱ्हासाच्या शृंखला वेगवेगळ्या आहेत. यांमधील युरेनियम-२३५ व ९० अणुक्रमांकांच्या थोरियम (232Th) या नैसर्गिक किरणोत्सारी मूलद्रव्याच्या ऱ्हासशृंखला कालमापनासाठी फारशा उपयोगी पडत नाहीत.
अनेक खडकांमध्ये व खनिजांमध्ये युरेनियम नैसर्गिकरित्या अल्प प्रमाणात आढळते. पृथ्वीवर तयार झाल्यापासून लक्षावधी वर्षे युरेनियम व थोरियम यांचा किरणोत्सर्गाने ऱ्हास होत आहे. जर खडकांमध्ये व खनिजांमध्ये काहीही हस्तक्षेप झाला नाही, तर ऱ्हास होत जाऊन तयार होत गेलेल्या शृंखलेमधील सर्व न्युक्लाइडची व मूळ किरणोत्सारी जन्य मूलद्रव्याची क्रियाशीलता (म्हणजेच दर मिनिटाला व दर एका ग्रॅमाला असणारे ऱ्हासाचे प्रमाण) सारखीच असते. या स्थितीला समतोलाची स्थिती (State of equilibrum) असे म्हणतात; तथापि यात काही हस्तक्षेप झाला तर मात्र हा समतोल बिघडून काहींचे प्रमाण वाढते तर काहींचे कमी होते. प्राचीन काळात मानवी वसाहतीच्या ठिकाणी असणारे भूवैज्ञानिक घटक (म्हणजे माती, खडक) हे निसर्गात मूळचेच असल्याने ते क्रियाशीलतेच्या दृष्टीकोनातून समतोल अवस्थेत असतात. परंतु जे घटक नव्याने तयार होतात (उदा., हाडे, शंखशिंपले, समुद्रातील प्रवाळ, कॅल्शियम कार्बोनेटपासून तयार होणारे कॅलक्रीट अथवा चुनखडी) त्यांच्यात हा समतोल मूळच्या नैसर्गिक समतोलापेक्षा वेगळा अथवा बिघडलेला असतो. युरेनियम हे पाण्यात विरघळते व त्याचे क्षार तयार होतात, तर थोरियम पाण्यात विद्राव्य नाही हे या मागचे महत्त्वाचे कारण आहे. शंखशिंपले व प्रवाळ जिवंत असताना पाण्यातील कॅल्शियम कार्बोनेट घेऊन स्वतःची कठीण कवचे बनवतात तेव्हा पाण्यात विरघळलेले युरेनियम त्यांच्या कवचांमध्ये समाविष्ट होते आणि मग ऱ्हासाची निराळी शृंखला सुरू होते. या वेळी थोरियम कवचात घेतले जात नसल्याने या जीवाश्म कवचामधील युरेनियम व थोरियम यांच्या गुणोत्तराचे (230Th/234U) प्रमाण बघून कालमापन करता येते. नैसर्गिकरित्या कॅल्शियम कार्बोनेटपासून तयार होणारे कॅलक्रीट व गुहांमध्ये तयार होणाऱ्या स्टॅलॅक्टाइट (Stalactite) व स्टॅलॅगमाइट (Stalagmite) यांच्या कालमापनासाठीही हेच तत्त्व उपयोगी पडते.
पुरातत्त्वीय कालमापनासाठी प्रामुख्याने थोरियम-युरेनियम (230Th/234U) गुणोत्तराची पद्धत वापरली जाते. तथापि युरेनियम-युरेनियम (234U/238U) आणि प्रोॲक्टिनियम-युरेनियम (231Pa/235U) या गुणोत्तरांचाही वापर केला जातो. प्रोॲक्टिनियम-युरेनियम पद्धतीत प्रोॲक्टिनियम हे पाण्यात विद्राव्य नसल्याच्या गुणधर्माचा उपयोग होतो. प्रोॲक्टिनियम-युरेनियम ही पद्धत कमी काळाच्या मापनासाठी (३०,००,०० वर्षपूर्वपर्यंत) योग्य ठरते. थोरियम-युरेनियम पद्धतीने ५०,००,०० वर्षपूर्वपर्यंतचे कालमापन करता येते; तर युरेनियम-युरेनियम पद्धतीने दहा लाख वर्षपूर्वपर्यंतचे कालमापन होऊ शकते. यापेक्षाही आधीच्या काळाच्या मापनासाठी युरेनियम-२३८ व प्लंबम-२०६ (238U/208Pb ) यांच्यामधील गुणोत्तराचा उपयोग करता येतो.
मानवी उत्क्रांतीशी संबंधित जीवाश्मांच्या कालमापनासाठी युरेनियम शृंखला कालमापन पद्धतींचा वापर केला जातो. तथापि प्राण्याच्या मृत्यूनंतरही हाडांमध्ये युरेनियमचे क्षार समाविष्ट होत असल्याने थेट जीवाश्म झालेल्या हाडाचे कालमापन केले जात नाही. हे जीवाश्म ज्या निक्षेपात आहेत त्यामधील युरेनियम शृंखलेचे मापन केले जाते. ’पेकिंग मानव’ या नावाने प्रसिद्ध असलेल्या होमो इरेक्टस मानवांचे अवशेष चीनमध्ये चाऊकाऊतीन (Zhoukoudian Cave) गुहेत मिळाले. त्यामधील एका कवटीचा काळ ४,००,००० ते ५,००,००० वर्षपूर्व असा निर्धारीत करण्यात युरेनियम शृंखला कालमापन पद्धत उपयोगी ठरली. फ्रान्समधील व्हालोने गुहेत (Vallonnet Cave) मिळालेल्या पुराश्मयुगीन अवशेषांचे युरेनियम शृंखला पद्धतीने १२ लक्ष वर्षे असे कालमापन करण्यात आले आहे व त्यामुळे या काळात यूरोपमध्ये विस्तृत प्रदेशात मानव अस्तित्वात असल्याचे सिद्ध झाले आहे.
भारतीय पुरातत्त्वात युरेनियम शृंखला कालमापन पद्धतीच्या उपयोगाची काही मोजकी उदाहरणे आहेत. सौराष्ट्रातील हिरन नदीच्या खोऱ्यातील सहा पुराश्मयुगीन स्थळांवरील मिलिओलाइट चुनखडीच्या नमुन्यांचे थोरियम-युरेनियम पद्धतीने (230Th/234U) कालमापन केल्यावर तेथील पुराश्मयुगाचा काळ १९,००,०० ते ६९,००० वर्षपूर्व असल्याचे दिसून आले. राजस्थानातील डिडवाना येथील पुराश्मयुगीन थरांचा काळ थोरियम-युरेनियम पद्धतीची मर्यादा संपण्याच्या जवळचा ३५,००,०० वर्षपूर्व असा आढळला. नेवासा येथील लक्ष्मी नाला (३५,००,०० वर्षांपेक्षा प्राचीन), पैठण (१४,५०,०० वर्षपूर्व) व वाई (७५,००० वर्षपूर्व) ही पुराश्मयुगाच्या थोरियम-युरेनियम कालमापनाची महाराष्ट्रातील उदाहरणे आहेत. त्याचप्रमाणे कर्नाटकातील काळदेवनहळ्ळी, सादाब आणि टेग्गीहळ्ळी या अश्युलियन संस्कृतीच्या स्थळांच्या थोरियम-युरेनियम कालमापनाने या ठिकाणी १,७४,००० ते २,९०,४०० वर्षपूर्व या काळात मानवी वसाहतींचे अस्तित्व सिद्ध झाले आहे.
संदर्भ :
- Baskaran, M.; Marathe, A. R.; Rajaguru, S. N. & Somayajulu, B. L. K. ‘Geochronologoy of Palaeolithic Cultures in the Hiran Valley, Saurashtra, Indiaʼ, Journal of Archaeological Science, 13 : 505-514, 1986.
- Claire, Gaillard; Mishra, Sheila; Singh, Mukesh; Deo, Sushama & Abbas, Riza, ‘Lower and Early Middle Pleistocene Acheulian in the Indian sub-continentʼ, Quaternary International, 223-224 : 234-241, 2010.
- Rajaguru, S. N.; Kale, V. S. & Badam, G. L. ‘Quaternary Fluvial Systems in Upland Maharashtra Rivers during the Late Quaternaryʼ, Current Science, 64 (11&12) : 817-822, 1993.
- Schwarcz, Henry P. ‘Uranium-Series Dating and the Origin of Modern Manʼ, Philosophical Transactions : Biological Sciences, 337 (1280) : 131-137, 1992.
- Walker, Mike, Quaternary Dating Methods, Chichester, UK: John Wiley, 2005.
समीक्षक : अनुपमा क्षीरसागर
