Jak archeolodzy określają wiek artefaktów i stanowisk historycznych

Żaden instrument nie powie archeologowi, ile lat ma kość, fragment ceramiki czy pogrzebany mur. Zamiast tego badacze polegają na zestawie metod datowania, które są generalnie podzielone na datowanie względne, które porządkuje obiekty od starszych do młodszych bez podawania roku, oraz datowanie bezwzględne, które przypisuje liczbowy przedział wiekowy. Wybór metody zależy od tego, jaki materiał przetrwał i jak daleko w przeszłość ma się sięgać stanowisko.

Datowanie względne: odczytywanie kolejności warstw osadów

Najczęściej stosowaną metodą datowania względnego jest stratygrafia. Według Human Relations Area Files Uniwersytetu Yale'a (HRAF), zakłada ona, że warstwy gruntu w osadzie gromadzą się jedna na drugiej, tak że dolne warstwy są starsze niż warstwy powyżej. Mapując, w której warstwie znaleziono przedmiot, archeolodzy mogą uszeregować artefakty względem siebie nawzajem, jeszcze zanim znana jest jakakolwiek data bezwzględna.

HRAF wymienia również dwie inne techniki względne: seriację, która śledzi zmiany stylistyczne w artefaktach, takich jak dekoracja ceramiki na przestrzeni czasu, oraz datowanie fluorem, które mierzy chemiczne wchłanianie fluoru w pogrzebanych kościach. Żadna z tych metod sama w sobie nie daje daty kalendarzowej; pokazują one, które znaleziska były wcześniejsze lub późniejsze w sekwencji.

Datowanie radiowęglowe: liczenie radioaktywnego zegara

Datowanie radiowęglowe jest najlepiej znaną metodą bezwzględną dla szczątków organicznych. Jednostka Akceleratora Radiowęglowego w Oxfordzie wyjaśnia, że radiowęgiel (węgiel-14) powstaje w atmosferze i jest wchłaniany przez żywe organizmy przez całe ich życie; po śmierci organizmu przestaje on zastępować węgiel, a zawierający się w nim radiowęgiel zaczyna się rozkładać ze znaną szybkością. Mierząc stosunek radiowęgla do stabilnego węgla w próbce, badacze obliczają, jak dawno temu organizm zmarł. Jednostka zauważa, że ta surowa cyfra nie jest "prawdziwym wiekiem kalendarzowym" i musi być kalibrowana względem materiału o już znanym wieku, aby skorygować przeszłe wahania poziomów radiowęgla w atmosferze. Ponieważ metoda zależy od węgla organicznego, nie może bezpośrednio datować kamienia, metalu czy ceramiki, chyba że na nich zachowały się pozostałości organiczne.

Technikę tę opracował chemik Uniwersytetu Chicagowskiego Willard Libby, który zaproponował ją w 1946 roku; za tę pracę otrzymał Nagrodę Nobla w Chemii w 1960 roku, według National Geographic. Źródła podają nieco różne zewnętrzne limity dla tej metody: jednostka Oxfordu stwierdza, że technika obejmuje materiał liczący sobie od kilkudziesięciu do około 50 000 lat, podczas gdy National Geographic donosi, że dokładność spada dla próbek starszych niż 40 000 lat i metoda nie może być używana w ogóle poza około 60 000 lat. Oba źródła zauważają, że zanieczyszczenie — z gruntu, chemikaliów konserwacyjnych lub, w niektórych przypadkach, opadów z testów nuklearnych — może zniekształcić wyniki i musi być usunięte przed pomiarem.

Dendrochonologia: pierścienie drzew jako naturalny kalendarz

Dendrochonologia przypisuje daty kalendarzowe rocznym pierścieniom wzrostu drzew. Służba Parków Narodowych Stanów Zjednoczonych opisuje tę metodę jako dopasowanie wzoru pierścieni nieznanej próbki drewna do ustalonej regionalnej chronologii zbudowanej z drzew o znanym wieku. Dokładność zależy od klimatu: drzewa w regionach o nieregularnych opadach produkują pierścienie, które zauważalnie różnią się szerokością rok do roku, co ułatwia dokładne dopasowanie ich wzorów, podczas gdy drzewa w konsekwentnie wilgotnych, umiarkowanych warunkach rozwijają bardziej jednolite pierścienie, które są trudniej datować. Służba Parków Narodowych ostrzega również, że datowany pierścień drzewa pokazuje tylko, kiedy drewno rosło, a nie kiedy drzewo zostało ścięte lub użyte w budowie, ponieważ drewno czasami ponownie wykorzystywano lata po śmierci drzewa.

Datowanie luminescencji: ceramika, wypalona glina i pogrzebane osady

Datowanie termoluminescencji (TL) mierzy czas upłynęły od ostatniego nagrzania materiału krystalicznego, takiego jak ceramika lub lawa, lub od ostatniego ekspozycji pogrzebanego osadu na światło słoneczne. Promieniowanie z otoczenia powoduje, że elektrony zostają uwięzione w niedoskonałościach kryształów na przestrzeni czasu; podgrzewanie próbki w laboratorium uwalnia te elektrony jako mierzalny błysk światła, a intensywność tego światła odzwierciedla skumulowaną dawkę promieniowania. Podzielenie tej dawki przez znany roczny poziom promieniowania w miejscu znaleziska daje szacunek wieku. Metoda działa na ceramice, wypalonym krzemniu, przepływach lawy i osadach, ale niszczy część próbki, jest wrażliwa na wahania lokalnego promieniowania tła i może tylko odróżnić materiał starożytny od współczesnego, a nie dać dokładny rok.

HRAF zauważa, że archeolodzy również używają datowania potasu-argonu i argonu-argonu, które mierzą współczynniki izotopów w skałach wulkanicznych, oraz datowania archeomагnetycznego, które śledzi zmiany pola magnetycznego Ziemi zapisane w materiałach wypalonych. Ponieważ każda metoda ma swój własny margines błędu i wymagania dotyczące materiałów, stanowiska rzadko są datowane pojedynczą techniką; badacze zazwyczaj łączą sekwencjonowanie stratygraficzne z jedną lub więcej metodami bezwzględnymi, aby zawęzić przedział wiekowy i porównać wyniki ze sobą.