كيفية تحديد الآثاريين لعمر الحفريات والآثار

عندما يقول الآثاريون أن قطعة أثرية 'يبلغ عمرها 3000 سنة' أو أن طبقة تحتوي على حفريات 'يبلغ عمرها 1.8 مليون سنة'، فإن هذا الرقم يأتي من تقنية أو أكثر من تقنيات التأريخ العلمي، وليس من طريقة عالمية واحدة. تندرج طرق التأريخ في فئتين: التأريخ النسبي، الذي يحدد ما إذا كان جسم واحد أو طبقة أقدم أو أصغر سناً من الآخر، والتأريخ المطلق (أو الكرونومتري)، الذي يقدر نطاق عمر فعلي باستخدام عمليات فيزيائية أو كيميائية قابلة للقياس، وفقاً لخدمة الحدائق الوطنية الأمريكية.

التأريخ النسبي: تحديد الترتيب وليس السنوات الدقيقة

أقدم طريقة نسبية وأبسطها هي الطبقية، المستندة إلى قانون الترسيب: في موقع غير مضطرب، الطبقات الترابية الأعمق أقدم من الطبقات الموجودة فوقها، كما تشرح خدمة الحدائق الوطنية. ينزع المنقبون التراب بالعكس عن ترتيب ترسبه، لذا فإن تسلسل الطبقات يعطي خطاً زمنياً نسبياً حتى قبل إجراء أي اختبار علمي.

يستخدم الآثاريون أيضاً الترتيب المتسلسل، الذي يرتب الفخار أو الأدوات أو أنماط القطع الأثرية الأخرى في تسلسل بناءً على كيفية تغير خصائص تصميمها عبر الوقت، والفكرة المتعلقة وهي الحد الأدنى اللاحق، الذي يستخدم أحدث جسم قابل للتأريخ في طبقة لتحديد أقدم تاريخ ممكن لكل ما يوجد معه. يقارن التأريخ المتقاطع الاكتشافات بين المواقع لربط علمياتها الزمنية النسبية، وفقاً لخدمة الحدائق الوطنية.

تأريخ الكربون المشع: الطريقة المطلقة الأكثر استخداماً على نطاق واسع

يعمل تأريخ الكربون المشع (الكربون-14) لأن الكائنات الحية تتبادل الكربون باستمرار مع الغلاف الجوي، مما يحافظ على نسبة ثابتة من الكربون-14 المشع إلى الكربون-12 المستقر، وفقاً لمختبر جامعة أكسفورد للآثار وتاريخ الفن، الذي يدير خدمة تأريخ الكربون المشع. عند موت الكائن الحي، يتوقف عن امتصاص الكربون، ويتحلل الكربون-14 بمعدل معروف، مما يسمح للعلماء بحساب الوقت المنقضي من النسبة المتبقية.

تنطبق الطريقة فقط على المادة التي كانت جزءاً من كائن حي — عظم، خشب، فحم، قوقعة، شعر أو بقايا مماثلة — وليس على الحجر أو المعدن ما لم تكن هناك بقايا عضوية مرفقة، كما تلاحظ كل من مختبر أكسفورد وخدمة الحدائق الوطنية. يُذكر نصف عمر الكربون-14 بحوالي 5730 سنة من قبل ناشيونال جيوغرافيك وحوالي 5700 سنة من قبل خدمة الحدائق الوطنية.

بخصوص النطاق القابل للاستخدام، تعطي المصادر حدوداً مختلفة قليلاً: ينص مختبر أكسفورد على أن الطريقة تمتد من بضع مئات من السنين إلى حوالي 50000 سنة، بينما تقرر ناشيونال جيوغرافيك أن العينات الأقدم من حوالي 40000 سنة تصبح صعبة جداً في التأريخ والعينات التي تتجاوز 60000 سنة لا يمكن تأريخها على الإطلاق. تحتاج النتائج الخام أيضاً إلى معايرة لأن مستويات الكربون-14 في الغلاف الجوي قد تغيرت عبر الوقت، والنتائج قد تكون منحرفة بسبب تلوث التربة أو بسبب 'تأثير الخزان' المرئي في العينات البحرية، وفقاً لمختبر أكسفورد.

تأريخ الصخور والخشب والطين المحروق: طرق مطلقة أخرى

بالنسبة للصخور البركانية المرتبطة بطبقات آثرية أو أحافير، يستخدم العلماء تأريخ البوتاسيوم-أرجون أو نسخته المحسنة، تأريخ الأرجون-أرجون (40Ar/39Ar)، والذي يتتبع تحلل البوتاسيوم-40 إلى أرجون-40، وفقاً للمسح الجيولوجي الأمريكي. يقوم البديل 40Ar/39Ar بتشعيع العينة لتحويل بعض البوتاسيوم إلى أرجون-39، مما يسمح للباحثين بقياس نظيري أرجون من عينة واحدة بدلاً من عنصرين منفصلين، مما يحسن الدقة. يلاحظ المسح الجيولوجي الأمريكي أن هذا النهج يعمل بشكل أفضل على البلورات الغنية بالبوتاسيوم مثل السانيدين وتم تطبيقه على الثورانات من حوالي 70000 سنة إلى أحداث في آخر 12000 سنة.

يمكن تأريخ الأدوات والهياكل الخشبية من خلال الدندروكرونولوجيا، أو تأريخ حلقات الأشجار. يشرح مختبر جامعة أريزونا لبحوث حلقات الأشجار أن عد الحلقات ببساطة غير موثوق به لأن الأشجار يمكن أن تنتج حلقات مفقودة محلياً أو نطاقات زائفة تشبه حلقات النمو الحقيقية. بدلاً من ذلك، يستخدم المتخصصون المطابقة المتقاطعة — مطابقة نمط الحلقات العريضة والضيقة، مما يعكس ظروف النمو السنوية، عبر عينات خشب متعددة من نفس المنطقة — في كثير من الأحيان من خلال تقنية تسمى رسم الهيكل العظمي، لتعيين كل حلقة سنة تقويمية دقيقة.

تتضمن تقنيات مطلقة أخرى مدرجة في خدمة الحدائق الوطنية الضيائية الحرارية، التي تقيس الإلكترونات المحاصرة في الطين المحروق أو الحجر المُسخن بسبب الإشعاع الخلفي والمُفرج عنها كضوء عندما تُعاد تسخين المادة في المختبر؛ امتصاص الماء للأوبسيديان، الذي يقيس سمك طبقة امتصاص الماء على سطح الأوبسيديان المكسور حديثاً؛ وتأريخ السيراميك المتوسط، الذي يحسب متوسط تاريخ الموقع من نطاقات الإنتاج المعروفة لأنواع الفخار المختلفة الموجودة هناك.

لماذا يجمع الآثاريون عدة طرق

لا توجد تقنية واحدة تغطي كل مادة أو كل نطاق زمني، وهذا هو السبب في أن فرق التنقيب عادة ما تزاوج بين الطرق النسبية مثل الطبقية مع واحدة أو أكثر من الطرق المطلقة المناسبة للمواد الموجودة فعلاً — البقايا العضوية لتأريخ الكربون المشع، والرواسب البركانية للبوتاسيوم-أرجون، والخشب للدندروكرونولوجيا، أو الطين المحروق للضيائية الحرارية. يساعد التحقق من النتائج من طرق مختلفة، وضدها السجلات التاريخية حيث توجد، الآثاريين على تحديد الأخطاء وتضييق نطاق تقدير العمر النهائي المبلغ عنه لموقع أو جسم.