Påliteligheten til radiokarbondatering

Hvordan fungerer den første og mest kjente arkeologiske dateringsteknikken?

Forbereder en prøve for radiokarbondatering

JAMES KING-HOLMES / SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images





Radiokarbondatering er en av de mest kjente arkeologiske dateringsteknikker tilgjengelig for forskere, og de mange i allmennheten har i det minste hørt om det. Men det er mange misoppfatninger om hvordan radiokarbon fungerer og hvor pålitelig en teknikk det er.

Radiokarbondatering ble oppfunnet på 1950-tallet av den amerikanske kjemikeren Willard F. Libby og noen få av hans studenter ved University of Chicago: i 1960 vant han en Nobelpris i kjemi for oppfinnelsen. Det var den første absolutte vitenskapelige metoden som noen gang ble oppfunnet: det vil si at teknikken var den første som tillot en forsker å fastslå hvor lenge siden en organisk gjenstand døde, om den er i kontekst eller ikke. Sjenert for et datostempling på en gjenstand, er det fortsatt den beste og mest nøyaktige av datingteknikker som er utviklet.



Hvordan virker radiokarbon?

Alle levende ting utveksler gassen Karbon 14 (C14) med atmosfæren rundt seg — dyr og planter bytter karbon 14 med atmosfæren, fisk og koraller bytter karbon med oppløst C14 i vannet. Gjennom hele livet til et dyr eller en plante er mengden C14 perfekt balansert med omgivelsene. Når en organisme dør, brytes denne likevekten. C14 i en død organisme forfaller sakte med en kjent hastighet: dens 'halveringstid'.

Halveringstiden til en isotop som C14 er tiden det tar før halvparten av den forfaller: i C14, hvert 5.730. år, er halvparten borte. Så hvis du måler mengden C14 i en død organisme, kan du finne ut hvor lenge siden den sluttet å utveksle karbon med atmosfæren. Gitt relativt uberørte omstendigheter, kan et radiokarbonlaboratorium måle mengden radiokarbon nøyaktig i en død organisme for så lenge som for 50 000 år siden; etter det er det ikke nok C14 igjen å måle.



Treringer og radiokarbon

Det er imidlertid et problem. Karbon i atmosfæren svinger med styrken til jordens magnetfelt og solaktivitet. Du må vite hvordan det atmosfæriske karbonnivået (radiokarbon-'reservoaret') var på tidspunktet for en organismes død, for å kunne beregne hvor lang tid som har gått siden organismen døde. Det du trenger er en linjal, et pålitelig kart til reservoaret: med andre ord, et organisk sett med objekter som du sikkert kan feste en dato på, måle C14-innholdet og dermed etablere grunnlinjereservoaret i et gitt år.

Heldigvis har vi et organisk objekt som sporer karbon i atmosfæren på årsbasis: tre ringer . Trær opprettholder karbon 14-likevekt i vekstringene - og trær produserer en ring for hvert år de er i live. Selv om vi ikke har noen 50 000 år gamle trær, har vi overlappende treringsett tilbake til 12 594 år. Så, med andre ord, vi har en ganske solid måte å kalibrere rå radiokarbon-datoer for de siste 12 594 årene av planetens fortid.

Men før det er bare fragmentariske data tilgjengelig, noe som gjør det svært vanskelig å definitivt datere noe eldre enn 13 000 år. Pålitelige estimater er mulig, men med store +/- faktorer.

Søket etter kalibreringer

Som du kanskje forestiller deg, har forskere forsøkt å oppdage andre organiske objekter som kan dateres sikkert jevnt siden Libbys oppdagelse. Andre undersøkte organiske datasett har inkludert varver (lag i sedimentær bergart som ble lagt ned årlig og inneholder organisk materiale, dyphavskoraller, speleothems (huleavsetninger), og vulkanske tefraer; men det er problemer med hver av disse metodene. Grotteavsetninger og varver har potensial til å inkludere gammelt jordkarbon, og det er ennå uløste problemer med varierende mengder C14 i havkoraller .



Fra og med 1990-tallet ble en koalisjon av forskere ledet av Paula J. Reimer fra CHRONO Senter for klima, miljø og kronologi , ved Queen's University Belfast, begynte å bygge et omfattende datasett og kalibreringsverktøy som de først kalte CALIB. Siden den gang har CALIB, nå omdøpt til IntCal, blitt foredlet flere ganger. IntCal kombinerer og forsterker data fra treringer, iskjerner, tephra, koraller og speleothems for å komme opp med et betydelig forbedret kalibreringssett for c14-datoer for mellom 12 000 og 50 000 år siden. De siste kurvene ble ratifisert kl 21. internasjonale radiokarbonkonferanse i juli 2012.

Lake Suigetsu, Japan

I løpet av de siste årene har en ny potensiell kilde for ytterligere raffinering av radiokarbonkurver vært Suigetsu-sjøen i Japan. Lake Suigetsus årlige dannede sedimenter inneholder detaljert informasjon om miljøendringer de siste 50 000 årene, som radiokarbonspesialist PJ Reimer mener vil være like gode som, og kanskje bedre enn, prøvekjerner fra Grønlandsisen .



Forskere Bronk-Ramsay et al. rapport 808 AMS-datoer basert på sedimentvariasjoner målt av tre forskjellige radiokarbonlaboratorier. Datoene og tilsvarende miljøendringer lover å lage direkte korrelasjoner mellom andre viktige klimarekorder, slik at forskere som Reimer kan finkalibrere radiokarbondatoer mellom 12 500 til den praktiske grensen for c14-datering på 52 800.

Konstanter og grenser

Reimer og kollegene påpeker at IntCal13 bare er det siste innen kalibreringssett, og ytterligere forbedringer er å forvente. For eksempel, i IntCal09s kalibrering, oppdaget de bevis på at under Younger Dryas (12 550-12 900 cal BP) var det en nedleggelse eller i det minste en bratt reduksjon av den nordatlantiske dypvannsformasjonen, noe som sikkert var en refleksjon av klimaendringer; de måtte kaste ut data for den perioden fra Nord-Atlanteren og bruke et annet datasett. Dette bør gi interessante resultater fremover.



Kilder