نشانگر بمب اتم در بدن انسان چیست؟

روی دندان شما، داخل چشم‌هایتان و داخل مغزتان است. دانشمندان آن را " سنبله بمب" یا "نبض بمب" نامیده‌اند و برای بیش از نیمی از یک قرن است که نشانه‌های آن در داخل بدن انسان وجود دارد.

در دهه ۱۹۵۰، بمب‌های هسته‌ای زیادی در سطح کره زمین منفجر شد که ترکیب شیمیایی اتمسفر را تغییر داد و از آن زمان به بعد ترکیب کربن حیات روی کره زمین، در همه جا از جمله اقیانوس‌ها، رسوبات، استالاکتیت‌ها و... تغییر کرد.

اگرچه منتشر شدن مستقیم رادیواکتیو ناشی از انفجارها برای مناطقی که مورد حمله قرار گرفتند، ضررهای زیادی داشت اما "نبض بمب" مضر نیست و جالب اینجاست که در سال‌های اخیر ثابت شده که به طرز تعجب‌آوری برای دانشمندان مفید نیز بوده است؛ تا جایی که برخی آن را "پوشش نقره ای ابر قارچی" توصیف می‌کنند.

فواید نبض بمب برای دانشمندان

چرا؟ شواهد نبض بمب آنقدر در همه جا موجود و در دسترس است که می‌تواند به دانشمندان پزشکی قانونی بگوید که یک فرد چه زمانی به دنیا آمده یا مرده و همچنین اکتشافاتی درباره سن نورون‌های مغز ما ارائه دهد، منشاء حیات وحش شکار شده را آشکار کند، عمر نوشیدنی‌های قدیمی را تعیین کرده و حتی در تعیین سن دقیق کوسه‌های چندصد ساله نیز ایفای نقش نماید.

حالا نبض بمب می‌تواند به تعریف یک دوره جدید زمین‌شناسی نیز کمک کند. در ماه جولای، گروهی از دانشمندان زمین‌شناس به این نکته اشاره کردند که حضور نبض بمب در دریاچه‌ای در کانادا (همراه با سایر نشانگرهای ساخته شده توسط انسان از اواسط قرن بیستم)، می‌تواند نشانگر شروع رسمی عصر آنتروپوسن باشد.

بنابراین "سنبله بمب" دقیقا چیست و چه چیزی را می‌تواند درباره ما و جهان ما فاش کند؟

افزایش میزان کربن ۱۴ در زندگی بشر

قبل از معاهده منع آزمایش هسته‌ای در سال ۱۹۶۳ که کشورهای امضا کننده را ملزم به آزمایش بمب‌های هسته‌ای زیرزمینی کرد، دولت‌ها صدها سلاح اتمی را در هوای آزاد منفجر کردند و در بیش از پانصد مورد از این انفجارها که عمدتا توسط آمریکا و روسیه انجام شده بود، محتویات این بمب‌ها به سمت اتمسفر پرتاب شدند.

حالا به خوبی ثابت شده که این آزمایش‌ها، مواد رادیواکتیو را در سراسر جهان پخش کرده و به انسان و حیات‌وحش آسیب زده و بسیاری از مناطق را غیرقابل سکونت می‌کنند. شاید افراد در خارج از آزمایشگاه‌های علمی کمتر به این نکته واقف باشند که این بمب‌ها با نیتروژن طبیعی واکنش نشان داده و ایزوتوپ‌های جدیدی (به ویژه کربن ۱۴) را تشکیل دادند.

در دهه ۱۹۶۰، آزمایش بمب‌های روی زمین، در مقایسه با ادوار قبلی، تقریبا دو برابر بیشتر کربن ۱۴ را تولید و وارد جو کرد. اول ایزوتوپ‌ها وارد آب، رسوبات و پوشش گیاهی شدند و سپس در زنجیره غذایی به بدن انسان منتقل گردیده و حتی به موجوداتی که در عمیق‌ترین گودال‌های اقیانوس زندگی می‌کردند نیز رسیدند.

تاریخ گذاری رادیوکربن

در اواسط قرن بیستم و زمانی که آزمایش‌های جوی متوقف شد، دانشمندان متوجه افزایش کربن ۱۴ شدند؛ اما دهه‌ها طول کشید تا دریابند که سطوح بالای کربن ۱۴ می‌تواند مفید باشد. از دهه ۱۹۵۰ به بعد، دانشمندان از کربن ۱۴ برای تشخیص تاریخ دقیق بقایای پارینه سنگی یا متون باستانی استفاده می‌کردند؛ اما این براساس واپاشی رادیواکتیو کربن بود که تحت عنوان تاریخ‌گذاری رادیوکربن شناسایی می‌شود. ایزوتوپ ناپایدار است و به آرامی به نیتروژن تجزیه شده و نیمه عمر آن ۵۷۳۰ سال است. پس به عنوان مثال، با مرگ یک نئاندرتال، مقدار کربن ۱۴ موجود در استخوان‌ها و دندان‌های او تدریجا شروع به کاهش می‌کرد. در نتیجه با اندازه‌گیری میزان کربن ۱۴ موجود و میزان کاهش آن در جسدش ، می‌توان زمان مرگ نئاندرتال را تخمین زد.

تاریخ‌گذاری رادیوکربن، به نمونه‌هایی که بیش از ۳۰۰ سال قدمت دارند، محدود می‌شود؛ چرا که سرعت واپاشی ایزوتوپ بسیار آهسته است. نمونه‌های جوانتر هنوز آنقدر پوسیده و واپاشی نشده‌اند که بتوان سن دقیق آنها را با این روش تشخیص داد. تاریخ‌گذاری های اخیر، به منزله وارد کردن CO۲ بیشتر به اتمسفر توسط انسان، از زمان انقلاب صنعتی به بعد است که این را اثر Suess نامیده‌اند.

اما با آغاز قرن جدید، دانشمندان دریافته‌اند که سنبله بمب می‌تواند به آنها کمک کند تا از کربن ۱۴ به شیوه متفاوتی استفاده کنند و این امکان تاریخ‌گذاری در ۷۰ تا ۸۰ سال گذشته را نیز برایشان فراهم خواهد کرد. از دهه ۱۹۵۰ به بعد، سطح ایزوتوپ‌ها در طبیعت و در بدن انسان‌ها به شکلی تدریجی کاهش یافت. بنابراین دانشمندان می‌توانند میزان کربن ۱۴ موجود در هر ماده آلی که از زمان آزمایش‌ها، کربن را مبادله کرده است، تجزیه و تحلیل کنند.

این یعنی معرفی من و شما؛ اگر شما در دهه ۱۹۵۰ متولد شده‌اید، بافت بدن شما، بیش از کسی که متولد دهه ۱۹۸۰ است، کربن ۱۴ انباشته کرده ولی حالا سطح کربن ۱۴ در بافت‌های بدن افراد به حالت قبل از اتمی برگشته است.

تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی

یکی از اولین استفاده‌ها از سنبله‌های بمب، برای کمک به بازرسان جنایی بود که به دنبال شناسایی سن اجساد ناشناس بودند. طبق گفته ادن سنتاین جانستون از دانشگاه موناش و سورن بلو از موسسه پزشکی قانونی ویکتوریا در استرالیا، دانشمندان پزشکی قانونی دریافته‌اند که می‌توانند بمب کربن ۱۴ را در دندان‌ها، استخوان‌ها، موها و حتی چشم افراد اندازه‌گیری کرده و به کمک آن تخمین بزنند که فرد متوفی چند سال داشته یا چه زمانی از دنیا رفته.

در بررسی انجام شده در سال ۲۰۱۹، سینتین جانستون و بلو، به موارد متعددی اشاره کردند که در آنها سنبله بمب به تحقیقات پلیس کمک‌های زیادی کرده است؛ مثلا در سال ۲۰۱۰ بازرسان توانستند تا بدین ترتیب، جسدی که در یک دریاچه در شمال ایتالیا پیدا شده و یک سال قبل توسط قاتل در آنجا رها شده بود را تائید کنند. آنها همچنین به این نکته اشاره کردند که دانستن زمان مرگ افراد، نقش تعیین کننده‌ای در موارد نقض حقوق‌بشر مثل جنایات جنگی، نسل‌کشی و قتل‌های فراقانونی دارد. مثلا در سال ۲۰۰۴، سنبله بمب در نمونه‌های مو در یک گور دسته‌جمعی در اوکراین، به بازرسان این امکان را داد که جنایت جنگی نازی‌ها بین سال‌های ۱۹۴۱ تا ۱۹۵۲ را شناسایی کنند.

سنبله بمب همچنین اکتشافات علمی جدیدی را به همراه داشته و بینش جدیدی در مورد سلول‌های بدن و مغز به دانشمندان می‌دهد. در سال ۲۰۰۵، زیست‌شناسی به نام کرستی اسپالدینگ از موسسه کارولینسکای سوئد و همکارانش نشان دادند که با آنالیز سنبله بمب ۱۴ موجود در DNA این امکان وجود دارد تا سن نسبی سلول‌های بدن را مشخص کرد. در مطالعات بعدی، او از این تکنیک برای پاسخ به این سوال که آیا سلول‌های خاصی در بدن ما از بدو تولد وجود داشته‌اند یا به طور مداوم جایگزین می‌شوند، بهره برد.

به عنوان مثال، اسپالدینگ و همکارانش در سال ۲۰۰۸ نشان دادند که بدن به صورت مداوم و با مرگ سلول‌های چربی به نام آدیپوسیت ، آنها را جایگزین می‌کند. تعداد این سلول‌های چربی، در دوران بزرگسالی ثابت می‌ماند و این نویدبخش راه‌های جدیدی برای مقابله با چاقی است.

اسپالدینگ در این باره گفت:« درک این موضوع که این یک فرآیند پویاست، باعث می‌شود تا راه‌های درمانی جدیدی به روی ما گشوده شود که شامل دستکاری میزان تولد یا مرگ سلول‌های چربی در ترکیب با ورزش و رژیم غذایی در مسیر کمک به کاهش تعداد سلول‌های چربی در چاقی است.»

در سال ۲۰۱۳، اسپالدینگ و همکارانش، با بهره‌گیری از سنبله بمب، به بررسی گردش سلول‌های مغزی پرداختند. سال‌ها محققان بر این باور بودند که تعداد نورون‌های مغز در سنین کودکی، ثابت و مشخص است و بررسی‌های پیشین خانم اسپالدینگ نشان داده بود که این ماجرا درباره مناطقی مثل قشر مغز صادق است. اما او و تیمش با استفاده از کربن ۱۴ و تاریخ‌گذاری نورون‌های هیپوکامپ تائید کردند که در طول دوران بزرگسالی هم امکان تولید نورون‌های جدید وجود دارد.

شروع عصری تازه

سنبله بمب اخیرا به‌عنوان یکی از چند نشانگری که می‌توانند در به رسمیت شناختن آنتروپوسن (عصر جدید زمین‌شناسی که توسط فعالیت‌های انسانی تعریف می‌شوند) موثر باشند، معرفی شده است.

چندی بعد از آنکه ایده آنتروپوسن مطرح شد، زمین‌شناسان بحثی را درباره چگونگی تعیین موقعیت آن برروی زمین مطرح کردند که "سنبله طلایی" نام گرفت (یک صخره، هسته یخی یا لایه‌ای از رسوب که در آن عصر جدیدی از رکورد چینه‌شناسی آغاز می‌شود.) هر دوره بزرگ زمین‌شناسی، یکی از این رکوردها دارد. شروع دوره هولوسن با یک هسته یخی خاص از مرکز گرینلند مشخص شد. پایه دوره ژوراسیک از کوه‌های آلپ در اتریش و در گردنه کوهیوچ در کوه‌های کاروندل شروع شد و یکی از قدیمی‌ترین سنبله‌های طلایی زمین را می‌توان در کوه های فلیندرز در استرالیا یافت که نشانگر آغاز دوره ادیاکاران در ۶۰۰ میلیون سال پیش بود.

با گذر زمان، نشانه‌های مختلفی از فعالیت‌های انسانی به عنوان احتمالاتی برای نشانه‌گذاری طلوع دوران آنتروپوسن مورد بررسی قرار گرفتند که می‌تواند شامل افزایش متان ناشی از کشاورزی اولیه در هزاران سال پیش (رویت شده در هسته‌های یخی)، شواهدی از آلودگی‌های ابتدایی با سرب ناشی از فعالیت در معدن و ذوب در حدود ۳هزار سال پیش و یا افزایش محصولات جانبی سوخت‌های فسیلی در طول انقلاب صنعتی باشد.

البته در سال ۲۰۱۶، گروه کاری آنتروپوسن (AWG) به این نکته اشاره کرد که در دهه ۱۹۵۰، سنبله بمب کربن ۱۴، همراه با دیگر نشانگرهای هسته‌ای مثل ریزش پلوتونیوم و ایزوتوپ‌هایی مثل سزیم ۱۳۷ و استرانسیوم ۹۰ و همچنین ذخایر مصنوعی مثل ذرات کربن کروی (SCPs) (نوعی خاکستر که از سوزاندن زغال‌سنگ در دمای بالا تولید می‌شود)، وارد رکوردهای زمین‌شناسی شدند.

همه موافق نبودند که انتخاب دهه ۱۹۵۰ ایده درستی باشد و یکی از اعضای گروه اخیرا در اعتراض به این استدلال استعفا داد؛ چرا که معتقد بود که تاثیرات عمیق انسانی، به مراتب زودتر از اینها آغاز شده است.

البته این گروه کاری بر این باور است که اواسط قرن بیستم، نقطه مشخص و قابل تشخیصی را در لایه‌های زمین‌شناسی از خود به جای گذاشته؛ زمانی که بشریت حضور خود در طبیعت را به طور واقعی و کامل در سراسر جهان تثبیت کرد. آنها می‌گویند تاثیر انسان بر سیاره زمین از طریق افزایش تصاعدی گازهای گلخانه‌ای، استفاده از آب و زمین، اسیدی شدن آب اقیانوس‌ها، ماهیگیری‌های بی‌رویه و از بین رفتن جنگل‌های استوایی و... با شتاب بزرگی همراه بوده است.

از آنجا که سنبله بمب نیز برای مدت زمان زیادی باقی می‌ماند، این امکان برای زمین‌شناسان فراهم است که تا ده‌ها هزار سال را ببینند. کالین واترز، زمین‌شناس دانشگاه لستر که ریاست AWG را عهده‌دار است دراین باره گفته:« سینگال رادیوکربن برای حدود شصت هزار سال قابل تشخیص خواهد بود و این یک تحلیل نسبتا معمولی است.»

گروه کاری AWG دوازده مکان را به عنوان کاندید برگزید که ممکن است میزبان سنبله طلایی باشند. از جمله این مکان‌ها می‌توان به غاری در ایتالیا اشاره کرد که در آن نبض بمب و دیگر نشانگرها در استالاکتیت‌های غار محصور شده‌اند. یک سایت کاوش باستان‌شناسی در وین، یک زمین در نزدیکی مرز جمهوری چک و لهستان و یک صخره مرجانی در سواحل شمال شرقی استرالیا نیز در این لیست قرار دارند.

ماه گذشته، سایت برنده اعلام شد: دریاچه کرافورد در انتاریوی کانادا. هسته‌ای از رسوبات گل‌آلود این دریاچه، حاوی کربن ۱۴، نشانگر پلوتونیوم و سایر عناصر ساخته شده توسط انسان، همراه با یک پلاک برنجی در موزه‌ای در اتاوا نگهداری می‌شود.

هسته دریاچه به زودی به شکلی رسمی این عنوان را مال خود خواهد کرد و این از نظر فنی بدین معناست که ما نیز یکی از نشانگرهای آنتروپوسن را در سلول‌هایمان داریم. البته نسل‌های آتی فاقد آن خواهند بود، چرا که سطح کربن ۱۴ تقریبا به سطوح پیشین خود بازگشته است. در نتیجه اگر باستان‌شناسان فردا بقایای بدن حفظ شده ما را مورد مطالعه قرار دهند، ممکن است بدن ما نکاتی را درباره نقطه‌ای منحصر به فرد در تاریخ به آنها بگوید؛ نکاتی درباره بمب‌های هسته‌ای، شتاب بزرگ و قرنی که در آن انسانها شروع به تاثیرگذاری بر طبیعت کردند.