Radiokarbondatierung ist eine der bekanntesten archäologische Datierungstechniken für Wissenschaftler verfügbar, und die vielen Menschen in der Öffentlichkeit haben zumindest davon gehört. Es gibt jedoch viele Missverständnisse darüber, wie Radiokohlenstoff funktioniert und wie zuverlässig eine Technik ist.
Die Radiokarbondatierung wurde in den 1950er Jahren vom amerikanischen Chemiker Willard F. erfunden. Libby und einige seiner Studenten an der Universität von Chicago: 1960 erhielt er für die Erfindung einen Nobelpreis für Chemie. Es war die erste absolut wissenschaftliche Methode, die jemals erfunden wurde: Das heißt, die Technik war die erste, mit der ein Forscher feststellen konnte, wie lange es her ist, dass ein organisches Objekt gestorben ist, ob es sich in einem befindet Kontext oder nicht. Mit einem Datumsstempel auf einem Objekt ist es immer noch die beste und genaueste Datierungstechnik, die entwickelt wurde.
Wie funktioniert Radiocarbon?
Alle Lebewesen tauschen das Gas aus Kohlenstoff 14 (C14)
mit der Atmosphäre um sie herum - Tiere und Pflanzen tauschen Kohlenstoff 14 mit der Atmosphäre aus, Fische und Korallen tauschen Kohlenstoff mit gelöstem C14 im Wasser aus. Während des gesamten Lebens eines Tieres oder einer Pflanze ist die Menge an C14 perfekt mit der seiner Umgebung ausgeglichen. Wenn ein Organismus stirbt, ist dieses Gleichgewicht gebrochen. Das C14 in einem toten Organismus zerfällt langsam mit einer bekannten Geschwindigkeit: seiner "Halbwertszeit".Die Halbwertszeit eines Isotop Wie C14 ist die Zeit, die die Hälfte benötigt, um zu verfallen: In C14 ist alle 5.730 Jahre die Hälfte davon verschwunden. Wenn Sie also die Menge an C14 in einem toten Organismus messen, können Sie herausfinden, wie lange es her ist, dass er den Austausch von Kohlenstoff mit seiner Atmosphäre eingestellt hat. Unter relativ unberührten Umständen kann ein Radiokohlenstofflabor die Menge an Radiokohlenstoff in einem toten Organismus bereits vor 50.000 Jahren genau messen. Danach ist nicht mehr genug C14 zum Messen übrig.
Baumringe und Radiokohlenstoff
Es gibt jedoch ein Problem. Kohlenstoff in der Atmosphäre schwankt mit der Stärke von Erdmagnetfeld und Sonnenaktivität. Sie müssen wissen, wie der atmosphärische Kohlenstoffgehalt (das Radiokohlenstoff-Reservoir) zu dieser Zeit war des Todes eines Organismus, um berechnen zu können, wie viel Zeit seit dem Organismus vergangen ist ist gestorben. Was Sie brauchen, ist ein Lineal, eine zuverlässige Karte zum Reservoir: mit anderen Worten, eine organische Menge von Objekten, die Sie kann ein Datum sicher festlegen, seinen C14-Gehalt messen und so das Basisreservoir in einem bestimmten Jahr festlegen.
Glücklicherweise haben wir ein organisches Objekt, das jährlich den Kohlenstoff in der Atmosphäre erfasst: Baumringe. Bäume halten das Kohlenstoff-14-Gleichgewicht in ihren Wachstumsringen aufrecht - und Bäume produzieren für jedes Jahr, in dem sie leben, einen Ring. Obwohl wir keine 50.000 Jahre alten Bäume haben, haben wir überlappende Baumringsätze, die auf 12.594 Jahre zurückgehen. Mit anderen Worten, wir haben eine ziemlich solide Möglichkeit, rohe Radiokarbondaten für die letzten 12.594 Jahre der Vergangenheit unseres Planeten zu kalibrieren.
Zuvor waren jedoch nur fragmentarische Daten verfügbar, was es sehr schwierig macht, Daten, die älter als 13.000 Jahre sind, endgültig zu datieren. Zuverlässige Schätzungen sind möglich, jedoch mit großen +/- Faktoren.
Die Suche nach Kalibrierungen
Wie Sie sich vorstellen können, haben Wissenschaftler versucht, andere organische Objekte zu entdecken, die seit Libbys Entdeckung sicher und stetig datiert werden können. Andere untersuchte organische Datensätze umfassten Varven (Schichten im Sedimentgestein, die jährlich abgelegt wurden und organische Materialien, Tiefseekorallen, Speläotheme (Höhlenablagerungen) und vulkanische Tephras; Bei jeder dieser Methoden gibt es jedoch Probleme. Höhlenablagerungen und Varven können möglicherweise alten Bodenkohlenstoff enthalten, und es gibt noch ungelöste Probleme mit schwankenden Mengen an C14 in Ozeankorallen.
Ab den 1990er Jahren wurde eine Koalition von Forschern unter der Leitung von Paula J. Reimer der CHRONO Zentrum für Klima, Umwelt und ChronologieAn der Queen's University in Belfast wurde mit dem Aufbau eines umfangreichen Datensatz- und Kalibrierungswerkzeugs begonnen, das zunächst als CALIB bezeichnet wurde. Seitdem wurde CALIB, das jetzt in IntCal umbenannt wurde, mehrmals verfeinert. IntCal kombiniert und verstärkt Daten von Baumringen, Eisbohrkernen, Tephra, Korallen und Speläothemen Überlegen Sie sich ein deutlich verbessertes Kalibrierungsset für c14-Daten zwischen 12.000 und 50.000 Jahren vor. Die neuesten Kurven wurden am ratifiziert 21. Internationale Radiocarbon-Konferenz im Juli 2012.
See Suigetsu, Japan
In den letzten Jahren ist der Suigetsu-See in Japan eine neue potenzielle Quelle für die weitere Verfeinerung von Radiokohlenstoffkurven. Die jährlich gebildeten Sedimente des Suigetsu-Sees enthalten detaillierte Informationen über Umweltveränderungen in den letzten 50.000 Jahren Jahre, von denen der Radiokohlenstoffspezialist PJ Reimer glaubt, dass sie so gut und vielleicht sogar besser sind als Probenkerne aus das Grönland Eisdecke.
Die Forscher Bronk-Ramsay et al. Bericht 808 AMS-Daten basieren auf Sedimentvarven, die von drei verschiedenen Radiokohlenstofflabors gemessen wurden. Die Daten und entsprechenden Umweltveränderungen versprechen direkte Korrelationen zwischen anderen wichtigen Klimarekorden. Forscher wie Reimer können Radiokarbondaten zwischen 12.500 und der praktischen Grenze der c14-Datierung von fein kalibrieren 52,800.
Konstanten und Grenzen
Reimer und Kollegen weisen darauf hin, dass IntCal13 nur das neueste Kalibrierungsset ist und weitere Verbesserungen zu erwarten sind. Beispielsweise entdeckten sie bei der Kalibrierung von IntCal09 Hinweise darauf, dass während der jüngeren Dryas (12.550-12.900 cal BP) eine Abschaltung oder zumindest eine steile Reduzierung der Tiefwasserformation im Nordatlantik, was sicherlich ein Spiegelbild des Klimawandels war; Sie mussten Daten für diesen Zeitraum aus dem Nordatlantik werfen und einen anderen Datensatz verwenden. Dies dürfte in Zukunft zu interessanten Ergebnissen führen.
Quellen
- Bronk Ramsey C., Staff RA, Bryant CL, Brock F., Kitagawa H., Van der Plicht J., Schlolaut G., Marshall MH, Brauer A., Lamb HF et al. 2012. Ein vollständiger terrestrischer Radiokohlenstoffrekord für 11,2 bis 52,8 kyr B.P.. Science 338: 370 & ndash; 374.
- Reimer PJ. 2012. Atmosphärische Wissenschaft. Verfeinerung der Radiokohlenstoff-Zeitskala. Wissenschaft 338(6105):337-338.
- Reimer PJ, Barde E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M et al. 2013. IntCal13- und Marine13-Radiokohlenstoff-Alterskalibrierungskurven 0–50.000 Jahre cal BP. Radiokohlenstoff 55(4):1869–1887.
- Reimer P., Baillie M., Bard E., Bayliss A., Beck J., Blackwell PG, Bronk Ramsey C., Buck C., Burr G., Edwards R. et al. 2009. IntCal09- und Marine09-Radiokohlenstoff-Alterskalibrierungskurven, 0-50.000 Jahre cal BP.Radiokohlenstoff 51(4):1111-1150.
- Stuiver M und Reimer PJ. 1993. Erweiterte C14-Datenbank und überarbeitetes Calib 3.0 c14-Alterskalibrierungsprogramm. Radiokohlenstoff 35(1):215-230.