考古学家如何确定文物和历史遗址的年代

没有单一的仪器能告诉考古学家一块骨头、陶片或埋藏的墙体有多久的历史。相反，研究人员依靠一套测年方法，大致分为相对测年法（将物体按从较旧到较新排序，但不给出年份）和绝对测年法（给出数值年代范围）。所选的方法取决于什么材料得以保存以及遗址预期的时代有多久远。

相对测年法：读取沉积层的顺序

最常见的相对测年法是地层学。根据耶鲁大学的人类关系地区档案（HRAF），它假设沉积物中的土壤层逐层堆积，因此下层比上面的层更古老。通过绘制物体所在的层的地图，考古学家可以将文物按相对顺序排列，甚至在不知道任何绝对日期之前也可以进行。

HRAF还列举了两种其他的相对技术：层序法，追踪陶器装饰等文物的风格变化随时间的演变，以及氟测年法，测量埋藏骨骼中的氟化学吸收。这两种方法都不能单独产生日历日期；它们显示哪些发现在序列中出现得更早或更晚。

放射性碳定年：计算放射性时钟

放射性碳定年是测定有机遗存最著名的绝对测年法。牛津放射性碳加速器实验室解释说，放射性碳（碳-14）在大气中形成，并被生物体在其整个生命周期中吸收；一旦生物体死亡，它就停止替换碳，所含的放射性碳开始以已知的速率衰变。通过测量样品中放射性碳与稳定碳的比率，研究人员计算出生物体去世多久之前。该单位指出这个原始数字"不是真正的日历年代"，必须与已知年代的材料进行校准，以纠正大气放射性碳水平过去的变化。由于该方法依赖于有机碳，除非在其上保存有机残留物，否则不能直接测定石头、金属或陶器的年代。

这项技术由芝加哥大学化学家威拉德·利比开发，他在1946年提出，根据《国家地理》杂志，这项工作为他赢得了1960年的诺贝尔化学奖。不同的资料来源对该方法的外部限制描述略有不同：牛津大学的单位指出该技术适用于几百年至约50,000年前的材料，而《国家地理》杂志报告称对于超过40,000年的样品精度下降，该方法根本无法用于约60,000年以外的材料。两个来源都指出，来自土壤、保护化学物质或在某些情况下核试验放射性物质的污染可能会扭曲结果，必须在测量前清除。

树轮测年法：树木年轮作为自然日历

树轮测年法将日历日期分配给树木的年轮。美国国家公园管理局将这种方法描述为将未知木样的环纹与从已知年龄树木建立的既定区域年代学进行匹配。精度取决于气候：在降雨量不一致的地区，树木产生的年轮宽度年年变化显著，这使得它们的图案更容易精确匹配，而在持续潮湿、温带环境中生长的树木产生更均匀的年轮，更难以测定年代。公园管理局还警告说，标注年代的树轮只显示木材的生长时间，而不是树被砍伐或用于建筑的时间，因为木材有时在树死亡多年后才被重新使用。

发光测年法：陶器、烧焙粘土和埋藏沉积物

热释光（TL）测年法测量从晶质材料（如陶器或熔岩）最后一次被加热，或埋藏沉积物最后一次被暴露在阳光下以来经过的时间。来自周围环境的辐射导致电子随时间陷入晶体内的缺陷中；在实验室中加热样品会释放这些电子，产生可测量的光脉冲，该光的强度反映累积的辐射剂量。将该剂量除以发现地点已知的年度辐射水平会得出年代估计值。该方法适用于陶器、烧焙燧石、熔岩流和沉积物，但它会破坏部分样品，对局部本底辐射的变化敏感，可能只能区分古代材料和现代材料，而不是产生精确的年份。

HRAF指出考古学家也使用钾-氩和氩-氩测年法，测量火成岩中的同位素比率，以及考古地磁测年法，追踪记录在烧焙材料中的地球磁场变化。由于每种方法都有自己的误差幅度和材料要求，遗址很少用单一技术来测定年代；研究人员通常结合地层学测序和一种或多种绝对测年法来缩小年代范围，并将结果相互交叉检验。