고고학자들이 화석과 유물의 나이를 결정하는 방법

고고학자들이 '3,000년 전 유물' 또는 '180만 년 전 화석을 포함하는 층'이라고 말할 때, 그 숫자는 단일 보편적 방법이 아니라 하나 이상의 과학적 연대측정 기술에서 나옵니다. 연대측정 방법은 두 가지 범주로 나뉩니다. 상대연대 측정법은 한 물체 또는 층이 다른 물체 또는 층보다 오래되었는지 최신인지를 확립하고, 절대(또는 계시적) 연대 측정법은 측정 가능한 물리적 또는 화학적 프로세스를 사용하여 실제 연대 범위를 추정합니다. 미국 국립공원청에 따르면.

상대연대 측정법: 정확한 연도가 아닌 순서 확립

가장 오래되고 가장 단순한 상대연대 측정 방법은 지층학이며, 이는 중첩의 법칙에 기초합니다. 방해받지 않은 유적지에서는 더 깊은 토양층이 그 위의 층보다 더 오래되었다는 뜻입니다. 국립공원청에 따르면, 발굴자들은 토양이 퇴적된 순서의 반대 순서로 토양을 제거하므로, 층의 순서는 과학적 테스트가 실행되기 전에도 상대적 시간 표시를 제공합니다.

고고학자들은 또한 계속법(seriation)을 사용합니다. 이는 도자기, 도구 또는 다른 유물 양식을 설계 특성이 시간에 따라 어떻게 변했는지를 기반으로 일련의 순서로 배열합니다. 관련된 개념인 사후 기한(terminus post quem)은 층에서 가장 최근의 연대 측정 가능한 물체를 사용하여 그것과 함께 발견된 모든 것의 가능한 가장 빠른 날짜를 설정합니다. 교차연대 측정은 유적지 간 발견물을 비교하여 상대적 연대학을 연결합니다. 국립공원청에 따르면.

방사성 탄소 연대측정: 가장 널리 사용되는 절대적 방법

방사성탄소(탄소-14) 연대측정이 작동하는 이유는 살아있는 유기체가 지속적으로 대기와 탄소를 교환하여 방사성 탄소-14와 안정적인 탄소-12의 일정한 비율을 유지하기 때문입니다. 이는 방사성탄소 연대측정 서비스를 운영하는 옥스퍼드 대학교의 고고학 및 미술사 연구소에 따릅니다. 유기체가 죽으면 탄소 흡수를 멈추고, 탄소-14는 알려진 속도로 감소하며, 과학자들은 남은 비율에서 경과 시간을 계산할 수 있습니다.

이 방법은 한때 살아있는 유기체의 일부였던 재료(뼈, 목재, 목탄, 조개, 머리카락 또는 유사한 유해)에만 적용됩니다. 돌이나 금속에는 적용되지 않습니다. 유기 잔여물이 붙어 있는 경우를 제외합니다. 이는 옥스퍼드 연구소와 국립공원청 모두에서 언급됩니다. 탄소-14의 반감기는 내셔널 지오그래픽에 따르면 약 5,730년, 국립공원청에 따르면 약 5,700년으로 인용됩니다.

사용 가능 범위에 대해 출처는 약간 다른 한계를 제시합니다. 옥스퍼드 연구소는 이 방법이 몇 백 년 전부터 약 50,000년까지의 범위라고 명시합니다. 내셔널 지오그래픽은 약 40,000년보다 오래된 샘플은 연대측정이 매우 어려워지고 약 60,000년 이상인 샘플은 이 방법으로 연대측정할 수 없다고 보고합니다. 원본 결과도 교정이 필요합니다. 대기 중 탄소-14 수준이 시간에 따라 변했기 때문입니다. 그리고 결과는 토양 오염이나 옥스퍼드 연구소에 따른 해양 샘플에서 보이는 '저수지 효과'로 인해 왜곡될 수 있습니다.

바위, 목재 및 구워진 점토 연대측정: 기타 절대적 방법

고고학적 또는 화석층과 관련된 화산 바위의 경우, 과학자들은 칼륨-아르곤 연대측정 또는 그 정제된 버전인 아르곤-아르곤(40Ar/39Ar) 연대측정을 사용합니다. 이는 칼륨-40의 아르곤-40으로의 감소를 추적합니다. 미국 지질조사소에 따릅니다. 40Ar/39Ar 변종은 샘플에 방사선을 조사하여 일부 칼륨을 아르곤-39로 변환하여, 두 개의 별도 요소가 아닌 단일 샘플에서 두 개의 아르곤 동위원소를 측정하도록 연구자들이 할 수 있게 합니다. 이는 정확도를 향상시킵니다. USGS는 이 접근 방식이 산인딘(sanidine)과 같은 칼륨이 풍부한 결정에 가장 잘 작동하며 약 70,000년 전의 분화에서 지난 12,000년 내의 사건까지 적용되었다고 언급합니다.

목재 유물 및 구조물은 수목연년학(dendrochronology) 또는 나이테 연대측정(tree-ring dating)을 통해 연대측정할 수 있습니다. 애리조나 대학교의 樹輪研究소 설명에 따르면, 단순히 나이테를 세는 것은 신뢰할 수 없습니다. 왜냐하면 나무는 국소적으로 없는 나이테를 생성하거나 진정한 성장 나이테처럼 보이는 거짓 띠를 생성할 수 있기 때문입니다. 대신, 전문가들은 교차연대측정을 사용합니다. 이는 넓은 나이테와 좁은 나이테의 패턴(연간 성장 조건을 반영함)을 같은 지역의 여러 목재 샘플 전체에 걸쳐 일치시킵니다. 종종 기골 플로팅(skeleton plotting)이라는 기술을 통해 각 나이테에 정확한 달력 연도를 할당합니다.

국립공원청에 의해 나열된 다른 절대 기술에는 열형광측정법이 포함됩니다. 이는 구워진 점토나 가열된 돌에 배경 방사선으로 포획된 전자를 측정하고 물질이 실험실에서 재가열될 때 빛으로 방출됩니다. 흑요석 수화(obsidian hydration)는 새로 부러진 흑요석 표면의 물 흡수층의 두께를 측정합니다. 그리고 평균 도자기 연대측정은 그곳에서 발견된 다양한 도자기 유형의 알려진 생산 기간에서 평균 유적지 날짜를 계산합니다.

고고학자들이 여러 방법을 결합하는 이유

단일 기술이 모든 재료나 모든 시간 범위를 포함하지 않습니다. 이것이 발굴 팀이 일반적으로 지층학과 같은 상대 연대측정 방법을 실제로 존재하는 재료에 적합한 하나 이상의 절대 연대측정 방법과 쌍으로 하는 이유입니다. 유기 잔존물의 경우 방사성탄소, 화산 퇴적물의 경우 칼륨-아르곤, 목재의 경우 수목연년학, 구워진 점토의 경우 열형광측정. 다른 방법의 결과를 교차 확인하고, 존재하는 경우 역사 기록과 대조하는 것은 고고학자들이 오류를 식별하고 유적지나 물체에 대해 보고된 최종 연대 추정값을 좁히는 데 도움이 됩니다.