Znaleziska archeologiczne na całym świecie pomogły naukowcom wypełnić historię ewolucji i migracji człowieka. Istotną informacją w tych badaniach jest wiek skamielin i artefaktów. Jak naukowcy określają ich wiek? Oto więcej szczegółów na temat kilku metod używanych do datowania obiektów omówionych w „The Great Human Migration” ( Smithsonian, lipiec 2008):
powiązana zawartość
- Wielka migracja ludzi
Coprolites, Paisley 5 Mile Point Caves, Oregon
Wiek: ~ 14.300 lat
Metoda: datowanie radiowęglowe
W jaskini w Oregonie archeolodzy znaleźli kości, szczątki roślin i koprolity - skamieniałe odchody. DNA pozostające w koprolitach wskazywało na ich pochodzenie, ale nie wiek. W tym celu naukowcy spojrzeli na węgiel zawarty w starożytnym łajnie.
Z definicji każdy atom danego pierwiastka ma określoną liczbę protonów w swoim jądrze. Pierwiastek węgla ma na przykład sześć protonów. Ale liczba neutronów w jądrze może się różnić. Te różne formy pierwiastka - zwane izotopami - są z natury stabilne lub niestabilne. Te ostatnie nazywane są izotopami radioaktywnymi iz czasem ulegną rozpadowi, wydzielając cząstki (neutrony lub protony) i energię (promieniowanie), a zatem zamieniają się w inny izotop lub pierwiastek. Robią to ze stałą szybkością zwaną „okresem półtrwania” izotopu.
Większość węgla występuje w stabilnych formach węgla-12 (sześć protonów, sześć neutronów) lub węgla-13, ale bardzo niewielka ilość (około 0, 0000000001%) istnieje jako radioaktywny węgiel-14 (sześć protonów, osiem neutronów). Żywe rośliny i zwierzęta pobierają węgiel-14 wraz z innymi izotopami węgla, ale kiedy umierają, a ich funkcje metaboliczne ustają, przestają wchłaniać węgiel. Z czasem węgiel-14 rozpada się na azot-14; połowa zrobi to po około 5730 latach (jest to okres półtrwania izotopu). Po około 60 000 latach zniknie cały węgiel-14.
Wszystko, co kiedyś było częścią żywego obiektu - takie jak węgiel drzewny, drewno, kość, pyłki lub koprolity znalezione w Oregonie - można wysłać do laboratorium, w którym naukowcy mierzą, ile pozostało węgla-14. Ponieważ wiedzą, ile by było w atmosferze, a zatem, ile ktoś wchłonąłby za życia, mogą obliczyć, ile czasu minęło od śmierci lub depozycji. Koprolity miały średnio około 14 300 lat i są jednymi z najstarszych ludzkich szczątków w obu Amerykach.
Hominid czaszki, Herto, Etiopia
Wiek: ~ 154 000 do 160 000 lat
Metoda: datowanie argon-argon
Zespół naukowców kopających w Etiopii w 1997 r. Znalazł narzędzia kamienne, szczątki kopalne kilku gatunków zwierząt, w tym hipopotamy i trzy czaszki hominidów. W jakim wieku byli oni? Pozostałości organiczne były zbyt stare, aby datować węgiel-14, więc zespół postanowił zastosować inną metodę.
Datowanie radiowęglowe działa dobrze w przypadku niektórych znalezisk archeologicznych, ale ma ograniczenia: może być używane do datowania tylko materiałów organicznych mających mniej niż około 60 000 lat. Istnieją jednak inne izotopy promieniotwórcze, które można dotychczas wykorzystywać do produkcji materiałów nieorganicznych (takich jak skały) i starszych (do miliardów lat).
Jednym z tych radioizotopów jest potas-40, który znajduje się w skale wulkanicznej. Po ochłodzeniu skały wulkanicznej jej potas-40 rozpada się na argon-40 z okresem półtrwania wynoszącym 1, 25 miliarda lat. Można zmierzyć stosunek potasu-40 do argonu-40 i oszacować wiek skały, ale ta metoda jest nieprecyzyjna. Jednak naukowcy odkryli w latach sześćdziesiątych, że mogą napromieniować próbkę skały neutronami, a tym samym przekształcić potas-40 w argon-39, izotop, który zwykle nie występuje w naturze i jest łatwiejszy do zmierzenia. Proces ten, choć bardziej skomplikowany, daje bardziej precyzyjne daty. Na przykład naukowcy z University of California w Berkeley byli w stanie datować próbki od wybuchu wulkanu Wezuwiusz w 79 roku ne w ciągu siedmiu lat od zdarzenia.
Ponieważ czaszek hominidów i innych artefaktów znalezionych w Herto nie można było bezpośrednio datować - materiał organiczny już dawno został skamieniały - badacze zamiast tego przeprowadzili analizę na skale wulkanicznej osadzonej w piaskowcu w pobliżu skamielin. Skała liczyła około 154 000 do 160 000 lat, co czyni z czaszek najstarsze szczątki Homo sapiens .
Grawerowane kamienie ochry, jaskinia Blombos, Afryka Południowa
Wiek: około 77 000 lat
Metoda: datowanie termoluminescencyjne
Wykopanie nadmorskiej jaskini w Południowej Afryce ujawniło dwa obiekty, które zostały wyraźnie stworzone przez człowieka - kawałki ochry, wyryte wzorem krzyżowym. Ani kamienie, ani skały, w których zostały pochowane, nie były jednak pochodzenia wulkanicznego, więc naukowcy wybrali inną metodę określania ich wieku: termoluminescencję.
Podobnie jak w datowaniu argon-argon, zegar termoluminescencyjny rozpoczyna się również od ostatniego nagrzania skały do wysokiej temperatury. Ekstremalne ciepło eliminuje elektrony przechowywane w pewnych kryształach - takich jak kwarc i skaleń - w skale. Z biegiem czasu kryształy wychwytują elektrony wytwarzane przez śladowe ilości radioaktywnych atomów znajdujących się w środowisku. Podgrzewając skałę, naukowcy mogą uwolnić zgromadzoną energię, która jest wydzielana jako światło i zwana „termoluminescencją”. Intensywność światła wskazuje, ile czasu minęło od ostatniego nagrzania skały.
Podobnie jak czaszki Herto, nie można było bezpośrednio określić wieku rzeźbionych kamieni ochry z Jaskini Blombos. Jednak w tej samej warstwie skalnej, co ochry, znajdowały się kawałki spalonego kamienia, które prawdopodobnie były w tym samym wieku co ochry i były idealne do datowania termoluminescencyjnego. Odkryto, że spalony kamień miał około 77 000 lat, co czyniło ochry jednymi z najstarszych odkrytych elementów abstrakcyjnego projektu.
