Jak archeolodzy określają wiek skamieniałości i artefaktów

Kiedy archeolodzy mówią, że artefakt ma '3000 lat' lub warstwa zawierająca skamieniałości ma '1,8 miliona lat', ta liczba pochodzi z jednej lub więcej naukowych technik datowania, a nie z jednej uniwersalnej metody. Metody datowania dzielą się na dwie kategorie: datowanie względne, które określa, czy jeden obiekt lub warstwa jest starszy czy młodszy od drugiego, oraz datowanie bezwzględne (lub chronometryczne), które szacuje rzeczywisty zakres wieku, wykorzystując mierzalne procesy fizyczne lub chemiczne, według U.S. National Park Service.

Datowanie względne: ustalenie kolejności, a nie dokładnych lat

Najstarsza i najprostsza metoda względna to stratygrafia, oparta na Prawie Superpozycji: na niezakłóconym stanowisku głębsze warstwy gleby są starsze niż warstwy znajdujące się nad nimi, wyjaśnia National Park Service. Kopacze usuwają glebę w odwrotnej kolejności niż była odkładana, więc sekwencja warstw daje względną linię czasu jeszcze przed uruchomieniem jakiegokolwiek badania naukowego.

Archeolodzy stosują również seriację, która porządkuje ceramikę, narzędzia lub inne style artefaktów w sekwencję na podstawie tego, jak cechy ich projektowania zmieniały się w czasie, oraz związane z tym pojęcie terminus post quem, które wykorzystuje najnowszy możliwy do datowania obiekt w warstwie, aby ustalić najwcześniejszą możliwą datę dla wszystkiego znalezionego razem z nim. Datowanie krzyżowe porównuje znaleziska między stanowiskami, aby połączyć ich względne chronologie, według National Park Service.

Datowanie radiowęglowe: najczęściej stosowana metoda bezwzględna

Datowanie radiowęglowe (węglem-14) działa, ponieważ żywe organizmy stale wymieniają węgiel z atmosferą, utrzymując stały stosunek radioaktywnego węgla-14 do stabilnego węgla-12, zgodnie z Badawczym Laboratorium Uniwersytetu Oksfordu ds. Archeologii i Historii Sztuki, które prowadzi usługę datowania radiowęglowego. Gdy organizm umiera, przestaje pochłaniać węgiel, a jego węgiel-14 rozpada się ze znaną szybkością, pozwalając naukowcom na obliczenie upływającego czasu na podstawie pozostałego stosunku.

Metoda stosuje się tylko do materiału, który był kiedyś częścią żywego organizmu — kości, drewna, węgla drzewnego, muszli, włosów lub podobnych szczątków — a nie do kamienia lub metalu, chyba że załączona jest organiczna pozostałość, zauważają zarówno laboratorium Oksfordu i National Park Service. Okres półtrwania węgla-14 jest podawany jako około 5730 lat przez National Geographic i około 5700 lat przez National Park Service.

Jeśli chodzi o użyteczny zakres, źródła podają nieco różne limity: laboratorium Oksfordu stwierdza, że metoda obejmuje od kilkuset lat temu do około 50 000 lat, podczas gdy National Geographic donosi, że próbki starsze niż około 40 000 lat są bardzo trudne do datowania, a te poza 60 000 lat nie mogą być datowane w ogóle. Wyniki surowe wymagają również kalibracji, ponieważ poziomy węgla-14 w atmosferze zmieniały się w czasie, a wyniki mogą być zniekształcone przez zanieczyszczenie gleby lub przez 'efekt zbiornika' widoczny w próbkach morskich, według laboratorium Oksfordu.

Datowanie skał, drewna i wypalonej gliny: inne metody bezwzględne

Do datowania skał wulkanicznych związanych z warstwami archeologicznymi lub skamieniałościami naukowcy stosują datowanie potasu-argonu lub jego udoskonaloną wersję, datowanie argonu-argonu (40Ar/39Ar), które śledzi rozpad potasu-40 na argon-40, zgodnie z U.S. Geological Survey. Wariant 40Ar/39Ar naświetla próbkę w celu konwersji pewnej ilości potasu na argon-39, pozwalając badaczom na pomiar dwóch izotopów argonu z jednej próbki, a nie dwóch oddzielnych pierwiastków, co poprawia dokładność. USGS zauważa, że to podejście działa najlepiej na bogatych w potas kryształach, takich jak sanidyna, i zastosowano je do wybuchów sprzed około 70 000 lat do zdarzeń z ostatnich 12 000 lat.

Artefakty i struktury drewniane mogą być datowane za pomocą dendrochronologii lub datowania pierścieni drzew. Laboratorium Tree-Ring Research Uniwersytetu Arizony wyjaśnia, że proste liczenie pierścieni jest zawodne, ponieważ drzewa mogą produkować lokalnie brakujące pierścienie lub fałszywe pasma, które przypominają prawdziwe pierścienie wzrostu. Zamiast tego specjaliści stosują datowanie krzyżowe — dopasowywanie wzoru szerokich i wąskich pierścieni, które odzwierciedlają roczne warunki wzrostu, w wielu próbkach drewna z tego samego regionu — często za pomocą techniki zwanej skeleton plotting, aby przypisać każdemu pierścieniowi dokładny rok kalendarzowy.

Inne techniki bezwzględne wymienione przez National Park Service obejmują termoluminescencję, która mierzy elektrony uwięzione w wypalonej glinie lub ogrzewanym kamieniu przez promieniowanie tła i uwalniane jako światło, gdy materiał jest ponownie ogrzewany w laboratorium; hydratację obsydianu, która mierzy grubość warstwy absorpcji wody na świeżo złamanej powierzchni obsydianu; oraz średnie datowanie ceramiki, które oblicza średnią datę stanowiska na podstawie znanych przedziałów produkcji różnych typów ceramiki znalezionych tam.

Dlaczego archeolodzy łączą kilka metod

Żadna pojedyncza technika nie obejmuje każdego materiału lub każdego okresu, dlatego zespoły wykopaliskowe zazwyczaj łączą metody względne, takie jak stratygrafia, z jedną lub więcej metodami bezwzględnymi dostosowanymi do faktycznie obecnych materiałów — szczątki organiczne dla datowania radiowęglowego, osady wulkaniczne dla datowania potasu-argonu, drewno dla dendrochronologii, lub wypalona glina dla termoluminescencji. Sprawdzanie wyników z różnych metod w stosunku do zapisów historycznych, gdzie istnieją, pomaga archeolodzy zidentyfikować błędy i zawęzić ostateczne oszacowanie wieku raportowane dla stanowiska lub obiektu.