Радиовъглеродните запознанства са едни от най-известните археологически техники за запознанства на разположение на учените и много хора от широката общественост поне са чували за това. Но има много погрешни представи за това как работи радиовъглеродът и колко надеждна е техниката.
Радиовъглеродното датиране е изобретено през 50-те години на миналия век от американския химик Уилард Ф. Либи и няколко негови студенти в Чикагския университет: през 1960 г. печели Нобелова награда за химия за изобретението. Това беше първият абсолютен научен метод, изобретен някога: това означава, че техниката беше първата, която позволи на изследовател да определи колко отдавна е умрял органичен обект, независимо дали е в контекст или не. Срамежлив на печат за дата върху даден обект, той все още е най-добрият и най-точен техники за запознанства, създадени.
Как работи радиовъглеродът?
Всички живи същества обменят газа Въглерод 14 (C14) с атмосферата около тях - животните и растенията обменят въглерод 14 с атмосферата, рибите и коралите обменят въглерод с разтворен С14 във водата. През целия живот на животно или растение количеството C14 е перфектно балансирано с това на неговата околност. Когато организмът умре, това равновесие е нарушено. С14 в мъртъв организъм бавно се разпада с известна скорост: „полуживотът“ му.
Полуживотът на ан изотоп като C14 е времето, необходимо за половината от него да се разпадне: в C14, на всеки 7 730 години, половината от него няма. Така че, ако измерите количеството на С14 в мъртъв организъм, можете да разберете колко отдавна е спрял да обменя въглерод със своята атмосфера. Като се имат предвид сравнително девствените обстоятелства, една радиовъглеродна лаборатория може да измерва точно количеството радиовъглерод в мъртъв организъм преди още 50 000 години; след това няма достатъчно C14 за измерване.
Дървени пръстени и радиовъглерод
Има обаче проблем. Въглеродът в атмосферата се колебае със силата на магнитно поле на земята и слънчева активност. Трябва да знаете какво е било атмосферното въглеродно ниво (радиовъглеродният "резервоар") по това време от смъртта на организма, за да може да се изчисли колко време е минало след организма умря. Това, от което се нуждаете, е владетел, надеждна карта на резервоара: с други думи, органичен набор от предмети, които вие може да фиксира сигурно дата, да измери съдържанието си C14 и по този начин да установи базовия резервоар за дадена година.
За щастие, ние имаме органичен обект, който ежегодно проследява въглерода в атмосферата: дървени пръстени. Дърветата поддържат равновесието на въглерод 14 в растежните си пръстени - а дърветата произвеждат пръстен за всяка година, когато са живи. Въпреки че нямаме дървета на възраст 50 000 години, ние имаме припокриващи се комплекти дървесни пръстени назад към 12 594 години. Така че, с други думи, имаме доста солиден начин да калибрираме датите на суровия радиовъглерод за най-новите 12 594 години от миналото на нашата планета.
Но преди това са достъпни само фрагментарни данни, което прави много трудно окончателното датиране на нещо по-старо от 13 000 години. Възможни са надеждни оценки, но с големи +/- фактори.
Търсене на калибрации
Както можете да си представите, учените се опитват да открият други органични обекти, които могат да бъдат датирани сигурно стабилно след откриването на Либи. Други разгледани масиви от органични данни включват варви (слоеве в утаечна скала, които се отлагат ежегодно и съдържат органични материали, дълбоки океански корали, Пещера (пещерни находища) и вулканични тефри; но има проблеми с всеки от тези методи. Пещерните отлагания и реки имат потенциал да включват стар почвен въглерод и все още има нерешени проблеми с колебателни количества C14 в океански корали.
В началото на 90-те години коалиция от изследователи, ръководена от Паула Дж. Reimer на CHRONO Център за климат, околна среда и хронология, в университета на Queen's Belfast, започна изграждането на обширен набор от данни и инструмент за калибриране, който първо нарекоха CALIB. Оттогава CALIB, преименуван на IntCal, е прецизиран няколко пъти. IntCal комбинира и подсилва данни от дървесни пръстени, ледени ядра, тефра, корали и спелеотими до представят значително подобрен калибриращ набор за c14 дати между 12 000 и 50 000 години преди. Последните криви бяха ратифицирани в 21-ва Международна конференция за радиовъглерод през юли 2012 г.
Езерото Суигецу, Япония
През последните няколко години нов потенциален източник за по-нататъшно прецизиране на радиовъглеродните криви е езерото Суигецу в Япония. Ежегодно образуваните седименти на езерото Суигецу съдържат подробна информация за промените в околната среда през последните 50 000 години, за които специалистът по радиовъглеродни газове PJ Reimer смята, че ще бъдат толкова добри, колкото може би и по-добри от, от пробите от ядра на Гренландски леден лист.
Изследователи Bronk-Ramsay et al. доклад 808 AMS дати, базирани на утайки, измерени от три различни радиовъглеродни лаборатории. Датите и съответните промени в околната среда обещават да направят пряка връзка между други ключови климатични записи, което позволява на изследователи като Reimer да калибрират точно въглеводородните дати между 12 500 до практическата граница на датирането на c14 52,800.
Константи и ограничения
Reimer и колегите му изтъкват, че IntCal13 е само най-новото в комплектите за калибриране и следва да се очакват допълнителни усъвършенствания. Например при калибрирането на IntCal09 те откриха доказателства, че по време на по-младата дряна (12,550-12,900 кал. Пр. Н. Е.) Е имало спиране или поне рязко намаляване на образуването на дълбоки води в Северния Атлантически океан, което със сигурност беше отражение на климатичните промени; те трябваше да изхвърлят данни за този период от Северния Атлантик и да използват различен набор от данни. Това трябва да даде интересни резултати напред.
Източници
- Bronk Ramsey C, Staff RA, Bryant CL, Brock F, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF и др. 2012. Пълен наземен радиовъглероден запис за 11.2 до 52.8 kyr B.P. Science 338: 370-374.
- Reimer PJ. 2012. Атмосферна наука. Прецизиране на времевата скала за радиовъглерод. наука 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. Калибровъчни криви за възрастови въглеродни въглища IntCal13 и Marine13 0–50 000 години кал. Радиовъглеродното 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 et al. 2009. Калибриращи криви за възрастови въглеродни въглища IntCal09 и Marine09, 0-50 000 години кал.Радиовъглеродното 51(4):1111-1150.
- Stuiver M и Reimer PJ. 1993. Разширена база данни от C14 и преработена програма за калибриране на възраст Calib 3.0 c14. Радиовъглеродното 35(1):215-230.