Come gli Archeologi Determinano l'Età di Fossili e Manufatti

Quando gli archeologi affermano che un manufatto ha ‚3.000 anni' o che uno strato ricco di fossili ha ‚1,8 milioni di anni', quel numero proviene da una o più tecniche di datazione scientifica, non da un unico metodo universale. I metodi di datazione si dividono in due categorie: la datazione relativa, che stabilisce se un oggetto o uno strato è più vecchio o più giovane di un altro, e la datazione assoluta (o cronometrica), che stima un intervallo di età effettivo utilizzando processi fisici o chimici misurabili, secondo il U.S. National Park Service.

Datazione relativa: stabilire l'ordine, non gli anni esatti

Il metodo relativo più antico e semplice è la stratigrafia, basata sulla Legge della Sovrapposizione: in un sito indisturbato, gli strati di suolo più profondi sono più antichi degli strati sopra di essi, come spiega il National Park Service. Gli scavatori rimuovono il suolo nell'ordine inverso rispetto a come è stato depositato, quindi la sequenza degli strati fornisce una cronologia relativa anche prima che venga eseguito un test scientifico.

Gli archeologi utilizzano anche la seriazione, che organizza ceramiche, attrezzi o altri stili di manufatti in una sequenza basata su come le loro caratteristiche di design sono cambiate nel tempo, e l'idea correlata di terminus post quem, che utilizza l'oggetto databile più recente in uno strato per stabilire la data più antica possibile per tutto ciò che si è trovato insieme ad esso. La datazione incrociata confronta i reperti tra i siti per collegare le loro cronologie relative, secondo il National Park Service.

Datazione al radiocarbonio: il metodo assoluto più ampiamente utilizzato

La datazione al radiocarbonio (carbonio-14) funziona perché gli organismi viventi scambiano continuamente carbonio con l'atmosfera, mantenendo un rapporto costante tra carbonio-14 radioattivo e carbonio-12 stabile, secondo il Research Laboratory for Archaeology and the History of Art dell'Università di Oxford, che gestisce un servizio di datazione al radiocarbonio. Una volta che un organismo muore, smette di assorbire carbonio e il suo carbonio-14 decade a un tasso noto, permettendo agli scienziati di calcolare il tempo trascorso dal rapporto rimanente.

Il metodo si applica solo al materiale che era una volta parte di un organismo vivente — osso, legno, carbone, conchiglia, capelli o resti simili — non a pietra o metallo a meno che non sia attaccato un residuo organico, come notano sia il laboratorio di Oxford che il National Park Service. La vita media del carbonio-14 è citata come approssimativamente 5.730 anni da National Geographic e circa 5.700 anni dal National Park Service.

Per quanto riguarda l'intervallo utilizzabile, le fonti forniscono limiti leggermente diversi: il laboratorio di Oxford afferma che il metodo copre da pochi centinaia di anni fa a circa 50.000 anni, mentre National Geographic riferisce che i campioni più vecchi di circa 40.000 anni diventano molto difficili da datare e quelli oltre 60.000 anni non possono essere datati affatto. I risultati grezzi devono anche essere calibrati perché i livelli di carbonio-14 atmosferici hanno variato nel tempo, e i risultati possono essere distorti dalla contaminazione del suolo o dall'‚effetto serbatoio' osservato nei campioni marini, secondo il laboratorio di Oxford.

Datazione di roccia, legno e argilla cotta: altri metodi assoluti

Per la roccia vulcanica associata a strati archeologici o fossiliferi, gli scienziati utilizzano la datazione potassio-argon o la sua versione affinata, la datazione argon-argon (40Ar/39Ar), che traccia il decadimento del potassio-40 in argon-40, secondo l'U.S. Geological Survey. La variante 40Ar/39Ar irradia un campione per convertire un po' di potassio in argon-39, permettendo ai ricercatori di misurare due isotopi dell'argon da un singolo campione piuttosto che due elementi separati, il che migliora la precisione. L'USGS osserva che questo approccio funziona meglio sui cristalli ricchi di potassio come la sanidina ed è stato applicato alle eruzioni da circa 70.000 anni fa agli eventi degli ultimi 12.000 anni.

Gli artefatti e le strutture in legno possono essere datati attraverso la dendrocronologia, o datazione degli anelli degli alberi. Il Laboratory of Tree-Ring Research dell'Università dell'Arizona spiega che il semplice conteggio degli anelli è inaffidabile perché gli alberi possono produrre anelli localmente assenti o bande false che assomigliano ai veri anelli di crescita. Invece, gli specialisti utilizzano la datazione incrociata — abbinando il modello di anelli larghi e stretti, che riflette le condizioni di crescita annuali, su più campioni di legno della stessa regione — spesso attraverso una tecnica chiamata skeleton plotting, per assegnare a ogni anello un anno di calendario esatto.

Altre tecniche assolute elencate dal National Park Service includono la termoluminescenza, che misura gli elettroni intrappolati nell'argilla cotta o nella pietra riscaldata dalla radiazione di fondo e rilasciati come luce quando il materiale viene riscaldato in laboratorio; l'idratazione dell'ossidiana, che misura lo spessore di uno strato di assorbimento d'acqua su una superficie di ossidiana appena rotta; e la datazione ceramica media, che calcola una data media del sito dalle span di produzione noti di diversi tipi di ceramica trovati lì.

Perché gli archeologi combinano diversi metodi

Nessuna singola tecnica copre ogni materiale o ogni intervallo di tempo, motivo per cui i team di scavo in genere abbinano metodi relativi come la stratigrafia con uno o più metodi assoluti adatti ai materiali effettivamente presenti — resti organici per il radiocarbonio, depositi vulcanici per il potassio-argon, legno per la dendrocronologia, o argilla cotta per la termoluminescenza. Il controllo incrociato dei risultati di diversi metodi e rispetto ai registri storici dove esistono aiuta gli archeologi a identificare gli errori e a restringere la stima finale dell'età segnalata per un sito o un oggetto.