Radiocarbon Dating - Tehnica de întâlnire fiabilă, dar neînțeleasă

Datarea cu radiocarbon este una dintre cele mai cunoscute tehnici de datare arheologică disponibile oamenilor de știință, iar mulți oameni din publicul larg au auzit despre ea. Există însă multe concepții greșite despre modul în care funcționează radiocarbonul și cât de fiabilă este o tehnică.

Datarea cu radiocarburi a fost inventată în anii ’50 de chimistul american Willard F. Libby și câțiva dintre studenții săi de la Universitatea din Chicago: în 1960, a câștigat un premiu Nobel pentru chimie pentru invenție. A fost prima metodă științifică absolută inventată vreodată: adică, tehnica a fost prima care a permis unui cercetător să stabilească cât timp în urmă a murit un obiect organic, indiferent dacă este în context sau nu. Timid de o ștampilă de date pe un obiect, este încă cea mai bună și cea mai precisă tehnică de întâlnire concepută.

Cum funcționează radiocarbonul?

Toate ființele vii schimbă gazul Carbon 14 (C14) cu atmosfera din jurul lor - animalele și plantele schimbă carbonul 14 cu atmosfera, peștii și coralii schimbă carbonul cu C14 dizolvat în apă. Pe toată durata vieții unui animal sau a unei plante, cantitatea de C14 este perfect echilibrată cu cea a împrejurimilor sale. Când un organism moare, acel echilibru este rupt. C14 într-un organism mort declină încet într-un ritm cunoscut: „timpul său de înjumătățire”.

Timpul de înjumătățire al unui izotop precum C14 este timpul necesar pentru ca jumătate din acesta să se descompună: în C14, la fiecare 5.730 de ani, jumătate din acesta a dispărut. Deci, dacă măsurați cantitatea de C14 într-un organism mort, vă puteți da seama cu cât timp în urmă a încetat schimbul de carbon cu atmosfera sa. Având în vedere circumstanțe relativ verzi, un laborator de radiocarburi poate măsura cu exactitate cantitatea de radiocarbon într-un organism mort până acum 50.000 de ani; după aceea, nu a mai rămas suficient C14 pe măsură.

Inelele de arbore și Radiocarbon

Există însă o problemă. Carbonul din atmosferă fluctuează cu forța câmpului magnetic al pământului și a activității solare. Trebuie să știți cum a fost nivelul de carbon atmosferic („rezervorul” de radiocarburi) la momentul morții unui organism, pentru a putea calcula cât a trecut timpul de la moartea organismului. Ceea ce aveți nevoie este o riglă, o hartă fiabilă a rezervorului: cu alte cuvinte, un set organic de obiecte pe care puteți să le fixați în siguranță o dată, să măsurați conținutul său C14 și să stabiliți astfel rezervorul de bază într-un an dat..

Din fericire, avem un obiect organic care urmărește carbonul în atmosferă anual: inele de copac. Copacii mențin echilibrul de carbon 14 în inelele lor de creștere - iar copacii produc un inel pentru fiecare an în care sunt în viață. Deși nu avem copaci vechi de 50.000 de ani, avem seturi de inele de copac suprapuse încă de la 12.594 de ani. Deci, cu alte cuvinte, avem un mod destul de solid de a calibra datele de radiocarburi brute pentru ultimii 12.594 de ani din trecutul planetei noastre.

Dar înainte de aceasta, sunt disponibile doar date fragmentare, ceea ce face foarte dificil să datezi definitiv ceva mai vechi de 13.000 de ani. Sunt posibile estimări fiabile, dar cu factori mari +/-.

Căutarea calibrărilor

După cum vă puteți imagina, oamenii de știință au încercat să descopere alte obiecte organice care pot fi datate în siguranță constant de la descoperirea lui Libby. Alte seturi de date organice examinate au inclus varve (straturi din roca sedimentară care au fost stabilite anual și conțin materiale organice, corali oceanici adânci, speleoteme (depozite rupestre) și tephras vulcanice, dar există probleme cu fiecare dintre aceste metode. varvele au potențialul de a include carbonul vechi al solului și există probleme încă nerezolvate cu cantități fluctuante de C14 în coralii oceanici.

Începând din anii 1990, o coaliție de cercetători condusă de Paula J. Reimer, de la Centrul CHRONO pentru climă, mediu și cronologie, la Queen's University Belfast, a început să construiască un set de date extins și instrument de calibrare pe care l-au numit pentru prima dată CALIB. De atunci, CALIB, acum redenumit IntCal, a fost perfecționat de mai multe ori - din această scriere (ianuarie 2017), programul este acum numit IntCal13. IntCal combină și consolidează datele de la inelele de copaci, miezurile de gheață, tephra, coralii și speleotemele pentru a crea un set de calibrare îmbunătățit semnificativ pentru datele c14 cuprinse între 12.000 și 50.000 de ani în urmă. Ultimele curbe au fost ratificate la cea de-a 21-a Conferință Internațională de Radiocarburi din iulie 2012.

Lacul Suigetsu, Japonia

În ultimii ani, o nouă sursă potențială pentru perfecționarea ulterioară a curbelor de radiocarbon este Lacul Suigetsu din Japonia. Sedimentele formate anual de la Lake Suigetsu dețin informații detaliate despre schimbările de mediu din ultimii 50.000 de ani, despre care specialistul în radiocarburi PJ Reimer consideră că va fi la fel de bun și, poate, mai bun decât eșantioanele din miezul de gheață din Groenlanda.

Cercetătorii Bronk-Ramsay și colab. raport 808 date AMS bazate pe varve de sedimente măsurate de trei laboratoare diferite de radiocarbon. Datele și modificările corespunzătoare ale mediului promit că vor face corelații directe între alte înregistrări cheie ale climei, permițând cercetătorilor precum Reimer să calibreze în mod fin datele de radiocarbon între 12.500 până la limita practică a datării c14 de 52.800.

Constante și limite

Reimer și colegii săi subliniază că IntCal13 este doar cea mai recentă din seturile de calibrare, fiind de așteptat perfecționări suplimentare. De exemplu, în calibrarea IntCal09, ei au descoperit dovezi că în timpul Youngas Dryas (12,550-12,900 cal BP), a existat o oprire sau cel puțin o reducere abruptă a formării Apelor de adâncime din Atlanticul de Nord, care a fost cu siguranță o reflectare a schimbărilor climatice; trebuiau să arunce date din acea perioadă din Atlanticul de Nord și să folosească un set de date diferit. Ar trebui să vedem câteva rezultate interesante în viitorul foarte apropiat.

Surse și informații suplimentare

• _{Bronk Ramsey C, Staff RA, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF și colab. 2012. O înregistrare completă a radiocarbonelor terestre pentru 11,2 până la 52,8 kyr B.P. Știința 338: 370-374.}
• _{Reimer PJ. 2012. Știința atmosferică. Rafinarea scării de timp a radiocarbonului. Ştiinţă 338 (6105): 337-338.}
• _{Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M et al ... 2013. IntCal13 și Marine13 Curbe de calibrare a vârstei radiocarbonatelor 0-50,000 ani cal BP. radiocarbon 55 (4): 1869-1887.}
• _{Reimer P, Baillie M, Bard E, Bayliss A, Beck J, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck C, Burr G, Edwards R și colab. 2009. Curbele de calibrare a vârstei radiocarbonului IntCal09 și Marine09, 0-50.000 ani cal BP. radiocarbon 51 (4): 1111-1150.}
• _{Stuiver M, și Reimer PJ. 1993. Baza de date extinsă C14 și programul de calibrare a vârstei Calib 3.0 c14 revizuit. radiocarbon 35 (1): 215-230.}