Izotopy to nic innego, jak różne odmiany jednego pierwiastka, które zawierają jednakową liczbę protonów, ale różnią się liczbą neutronów. Wiele pierwiastków ma po kilka, a niektóre - nawet po kilkanaście izotopów. W przyrodzie pierwiastki występują zwykle jako ich mieszaniny.

Tak jest np. w przypadku strontu, którego dwa izotopy oznaczone są liczbami 86 i 87, oznaczającymi ich masę, tzn. sumę liczby protonów i neutronów. "Stosunek strontu 87 do strontu 86 w skałach ustalił się w momencie ich tworzenia w skorupie ziemskiej - wyjaśnia w rozmowie z PAP prof. Zdzisław Bełka z Laboratorium Izotopowego Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu. – Stosunek ten zależy od wieku i rodzaju skał. Roślinność rosnąca w danym miejscu przejmuje stosunek izotopów strontu, jaki jest w lokalnym podłożu. Zwierzęta roślinożerne przejmują stosunek izotopowy strontu ze zjadanych roślin i wypijanej wody. Analogicznie zwierzęta mięsożerne oraz ludzie przejmują stosunek izotopowy strontu ze spożywanego pożywienia".

Właśnie dlatego badania izotopowe stały się wygodnym narzędziem, po które chętnie sięgają archeolodzy podczas różnych badań nad pochodzeniem i migracjami ludności. "W przypadku metody +strontowej+ rzeczywiście trafne jest powiedzenie, że +jesteśmy tym, co jemy+" - zauważa ekspert.

Ponieważ naukowcy mają coraz więcej danych nt. składu izotopowego strontu w różnych elementach lokalnego środowiska, pomiary tych izotopów w kościach i zębach dawnych ludzi pozwalają stwierdzić, czy zmarli pochodzili z rejonu, gdzie ich pochowano - czy może przybyli z innego obszaru, charakteryzującego się innym składem izotopowym.

Zagadki pochodzenia ludzi udaje się wyjaśnić dzięki wsparciu geochemików, którzy - oprócz kości, badają najczęściej szkliwo zębów i sprawdzają w nim proporcje izotopów strontu 87 i 86. Uzyskane wyniki porównują następnie z proporcjami tych samych izotopów w lokalnym otoczeniu, w roślinach, glebie i w skałach. W ten sposób sprawdzają, czy proporcje izotopów strontu w szczątkach danego osobnika są identyczne, jak w lokalnym otoczeniu, czy też nie.

Mówiąc o wykorzystaniu izotopów strontu prof. Bełka przytacza ciekawy przykład badań archeologów, którzy próbowali ustalić pochodzenie wikińskich wojowników, stacjonujących przez długi czas w Danii, koło Kopenhagi. Okazało się, że w większości pochodzili oni z Norwegii oraz z terenów zamieszkałych przez ludy słowiańskie.

Inny przykład pochodzi z Polski, z XVII-XVIII-wiecznego cmentarzyska w Drawsku nad Notecią, w którym niektóre osoby pochowane zostały w sposób charakterystyczny dla osób posądzonych o picie krwi - wampirów. Niedawno archeolodzy chcieli się dowiedzieć, czy pochowano w nich miejscowych, czy może byli to obcy, i dlatego zostali napiętnowani jako domniemane wampiry. Badania izotopów strontu pokazały, że chociaż na cmentarzysku w Drawsku chowano również migrantów, to wszystkie pochówki „wampirów” dotyczyły osób, które urodziły się w tej okolicy.

Próbki do badań izotopów strontu geochemicy pobierają najczęściej ze szkliwa zębów. To najlepszy materiał do analiz, gdyż budujący go minerał jest bardzo stabilny i tworzy się jedynie do momentu pełnego wykształcenia zębów (w przeciwieństwie do kości, które zmieniają się przez całe życie człowieka). Badając stosunek strontu 87 do strontu 86 w szkliwie eksperci mają pewność, że zyskują informacje ze ściśle określonego etapu życia zmarłej osoby – jej dzieciństwa lub wczesnej młodości.

Jak zauważa profesor, metoda „strontowa” sprawdza się w badaniach migracji społeczeństw dawnych, których członkowie żywili się wyłącznie produktami lokalnymi, a nie - sprowadzanymi z daleka (jak dzieje się dziś). Jej wykorzystanie ma więc sens przede wszystkim w badaniach populacji żyjących kilkaset lat temu i dawniej, w tym - w okresie pradziejowym. W ich przypadku proporcja izotopów strontu dostarczana do organizmu wraz z pożywieniem była bowiem taka sama, jak proporcja tych izotopów w lokalnym otoczeniu.

Prof. Bełka zwraca uwagę, że obecnie naukowcy potrafią zmierzyć stosunki izotopów strontu w badanych materiałach i tkankach z dokładnością do jednej tysięcznej procenta. To znacznie dokładniej niż precyzja wymagana do badań archeologicznych, co pozwala uniknąć problemów związanych z ew. statystycznymi błędami pomiaru. "Mamy nóż, który jest znacznie bardziej ostry, niż ten, jakiego potrzebujemy do wykonania cięcia. Ale być może w przyszłości będziemy mogli wykorzystać precyzję tej metody przy próbie odpowiedzi na inne pytania" - sugeruje naukowiec z UAM.

Przy zastosowaniu metody „strontowej” w archeologii kluczowa jest znajomość naturalnego "tła", czyli wiedza na temat stosunku izotopów strontu w lokalnym środowisku - podkreśla profesor. Kilka lat temu Polska była pod tym względem białą plamą. To się jednak szybko zmienia, m.in. dzięki projektowi zrealizowanemu przy wsparciu Narodowego Centrum Nauki. W jego wyniku naukowcom udało się poznać skład izotopowy strontu rzek, roślinności i podłoża z całego dorzecza Odry i zachodniego Pomorza (czyli z ok. 40 proc. powierzchni kraju).

Dzięki przeprowadzonym badaniom wiadomo teraz, że pod względem składu izotopowego strontu obszar Polski północnej i centralnej, pokryty osadami polodowcowymi, wyraźnie różni się terenów Polski południowej. Dlatego też można bardzo łatwo odróżnić osoby, które urodziły się na Kujawach, Pomorzu, czy Mazurach - od tych, które pochodziły z Małopolski czy ze Śląska - zauważa prof. Bełka.

Metoda „strontowa”, jak każda metoda badawcza, ma jednak ograniczenia – zaznacza naukowiec. Chociaż dzisiaj jesteśmy w stanie precyzyjnie wykonywać pomiary izotopów strontu, to nie każdy wynik pozwala na jednoznaczną interpretacją archeologiczną. Wiele miejsc cechuje bowiem bardzo podobny lub prawie identyczny skład izotopowy strontu. Dlatego też izotopy strontu nie pozwalają odróżnić osób, które pochodziły np. z okolic Poznania, od tych, które urodziły się na Kujawach.

PAP - Nauka w Polsce, Szymon Zdziebłowski

szz/ zan/