Aż do 1949 roku, kiedy archeolodzy wykopali prehistoryczne kości, kamienie, pozostałości węgla drzewnego lub inne artefakty z wczesnej historii ludzkości, nie mogli dokładnie wiedzieć, ile lat mają te obiekty. Chemik Willard Libby to zmienił, opracowując genialną metodę datowania starożytnych obiektów na podstawie rodzajów zawartych w nich atomów węgla.
Libby i jego koledzy oparli swój pomysł na fakcie, że żywe istoty zawierają w swojej strukturze niewielkie ilości określonego izotopu węgla (C-14) z atmosfery; kiedy umierają, przestają dodawać nowy C-14, a ilość pozostawiona wewnątrz powoli rozkłada się na inny pierwiastek, azot-14. Ustalając, że okres półtrwania C-14 (czas potrzebny do rozpadu N-14 na połowę danej ilości C-14) wynosi 5730 lat, mogliby chemicznie przeanalizować stosunek C-14 do N-14 wewnątrz kawałka drewna lub kości i określ, jak długo był martwy.
Ta technika zrewolucjonizowała archeologię, antropologię i inne dziedziny, umożliwiając nam określenie bezwzględnego wieku przedmiotów do około 60 000 lat. Przez cały czas jednak precyzja tej techniki była ograniczona faktem, że ilość C-14 w atmosferze zmieniała się w czasie - i nigdy nie było doskonałych danych na temat tego, jak bardzo wahała się na przestrzeni lat.
Mając to na uwadze, zespół naukowców z University of Oxford i innych krajów był szczególnie podekscytowany, gdy wydobyli skamieniałe liście i rdzenie warstw osadów spod japońskiego jeziora Suigetsu. Próbki te mogą nie wyglądać zbyt wiele, ale ze względu na wyjątkowe uwarstwienie i nieskazitelny stan osadu znalezisko stanowi niespotykany dotąd kompleksowy zapis atmosferycznego C-14 sprzed około 11.200 do 52.800 lat temu. Innymi słowy, próbki osadów z tego jednego miejsca na powierzchni ziemi znacznie zwiększą naszą zdolność datowania starożytnych artefaktów znalezionych w dowolnym miejscu na planecie.
„Nowe wyniki oferują znaczące udoskonalenie zapisu radiowęglowego w atmosferze i umieszczają skalę czasową radiowęglu na solidniejszym fundamencie”, powiedział Jesse Smith, redaktor naukowy Science, gdzie wyniki opublikowano dzisiaj w artykule.
Mikroskopowy obraz warstw osadów jeziora Suigetsu. (Zdjęcie za pośrednictwem Gordona Schlolauta) Specyficzny zestaw procesów i warunków zachodzących w jeziorze pomaga wyjaśnić, dlaczego rdzenie osadów i próbki liści są tak cenne. Każdej zimy giną małe jasne algi zwane okrzemkami i pokrywają dno jeziora; każdego lata są one z kolei pokryte ciemniejszą warstwą osadu. Ponieważ jezioro jest wyjątkowo spokojne, ma niską zawartość tlenu i nie zostało naruszone przez lodowce ani aktywność geologiczną w ciągu ostatnich 52 800 lat, te mikroskopijne warstwy stanowią kompletny, roczny zapis zachowany w rdzeniach osadów.
Ponadto, ponieważ liście i inne materiały organiczne zostały uwięzione między warstwami, naukowcy byli w stanie wykorzystać ilość C-14 w każdym liściu, aby stworzyć pełny obraz atmosferycznego C-14 w czasie. Wcześniejsze zapisy atmosferyczne C-14 pochodziły z próbek morskich (które różnią się od tych na lądzie) lub słojów drzew (które datowano tylko nieco ponad 12 000 lat temu), więc rdzenie te znacznie poprawią precyzję datowania radiowęglowego starszych obiektów. Naukowcy „zakotwiczyli” nowy rekord C-14 do poprzednich danych, dopasowując poziomy znalezione w nowszych warstwach rdzeni do poziomów znanych już z pierścieni drzew.
„Chociaż ten zapis nie spowoduje poważnych rewizji dat, na przykład w archeologii, nastąpią szczegółowe zmiany, które są rzędu setek lat” - powiedział archeolog z Oxfordu, Bronk Ramsey, główny autor artykułu. „Takie zmiany mogą być bardzo znaczące, gdy próbujesz spojrzeć na ludzkie reakcje na klimat, często datowane innymi metodami, na przykład za pomocą rdzeni lodowych Grenlandii. Dokładniejsza skalibrowana skala czasu pozwoli nam odpowiedzieć na pytania z archeologii, na które wcześniej nie mieliśmy rozwiązania. ”
Naukowcy podejrzewali, że warunki w jeziorze Suigetsu mogą przynieść tak istotny rekord C-14 już w 1993 r., Ale do tej pory napotkali trudności techniczne w wydobywaniu i analizowaniu nienaruszonych rdzeni. „Jest to realizacja 20-letniego japońskiego marzenia” - powiedział współautor Takeshi Nakagawa z University of Newcastle upon Tyne w Anglii. Chociaż odzyskanie próbek zajęło trochę czasu, pomogą one naukowcom ustalić wiek znacznie starszych okazów i artefaktów.
