Die Radiokohlenstoffdatierung ist eine der bekanntesten archäologischen Datierungstechniken, die Wissenschaftlern zur Verfügung stehen, und viele Menschen in der breiten Öffentlichkeit haben zumindest davon gehört. Aber es gibt viele Missverständnisse darüber, wie Radiokohlenstoff funktioniert und wie zuverlässig eine Technik ist.
Die Radiokohlenstoff-Datierung wurde in den 1950er Jahren von dem amerikanischen Chemiker Willard F. Libby und einigen seiner Studenten an der University of Chicago erfunden: 1960 gewann er für die Erfindung den Nobelpreis für Chemie. Es war die erste absolut wissenschaftliche Methode, die jemals erfunden wurde: Das heißt, die Technik war die erste, die es einem Forscher ermöglichte, zu bestimmen, wie lange es her ist, dass ein organisches Objekt gestorben ist, ob im Zusammenhang oder nicht . Ohne einen Datumsstempel auf einem Objekt bleibt es die beste und genaueste der entwickelten Datierungstechniken.
Wie funktioniert Radiokohlenstoff?
Alle Lebewesen tauschen Kohlenstoff 14 (C14) -Gas mit der sie umgebenden Atmosphäre aus: Tiere und Pflanzen tauschen Kohlenstoff 14 mit der Atmosphäre aus, Fische und Korallen tauschen Kohlenstoff mit im Wasser gelöstem C14 aus. Während des gesamten Lebens eines Tieres oder einer Pflanze ist die C14-Menge perfekt auf die seiner Umgebung abgestimmt. Wenn ein Organismus stirbt, ist dieses Gleichgewicht gestört. C14 in einem toten Organismus wird langsam mit einer bekannten Rate abgebaut: seiner „Halbwertszeit“.
Die Halbwertszeit eines Isotops wie C14 ist die Zeit, die es dauert, bis die Hälfte davon zerfällt: In C14 verschwindet alle 5.730 Jahre die Hälfte davon. Wenn Sie also die Menge an C14 in einem toten Organismus messen, können Sie berechnen, wie lange es her ist, dass er aufgehört hat, Kohlenstoff mit seiner Atmosphäre auszutauschen. Angesichts der relativ unberührten Umstände kann ein Radiokohlenstofflabor die Menge an Radiokohlenstoff in einem Organismus, der seit 50.000 Jahren tot ist, 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 des Erdmagnetfeldes und der Sonnenaktivität. Sie müssen wissen, wie hoch der atmosphärische Kohlenstoffgehalt (der Radiokohlenstoff-Pool) zum Zeitpunkt des Todes eines Organismus war, um zu berechnen, wie lange es her ist, seit der Organismus gestorben ist. Was Sie brauchen, ist ein Lineal, eine verlässliche Karte des Pools: Mit anderen Worten, ein organisches Set von Objekten, auf dem Sie sicher datieren, ihren C14-Gehalt messen und so den Referenzpool in einem bestimmten Jahr festlegen können.
Glücklicherweise haben wir ein organisches Objekt, das jährlich Kohlenstoff in der Atmosphäre verfolgt: Baumringe . Bäume gleichen Kohlenstoff 14 in ihren Wachstumsringen aus, und Bäume produzieren einen Ring für jedes Jahr, in dem sie leben. Obwohl wir keine 50.000 Jahre alten Bäume haben, haben wir überlappende Gruppen von Baumringen, die 12.594 Jahre zurückreichen. Mit anderen Worten, wir haben also eine ziemlich robuste Möglichkeit, rohe Radiokarbondaten für die letzten 12.594 Jahre der Vergangenheit unseres Planeten zu kalibrieren.
Davor sind jedoch nur fragmentarische Daten verfügbar, was es sehr schwierig macht, etwas, das älter als 13.000 Jahre ist, definitiv zu datieren. Zuverlässige Schätzungen sind möglich, jedoch mit großen +/- Faktoren.
Die Suche nach Kalibrierungen
Wie Sie sich vorstellen können, haben Wissenschaftler seit Libbys Entdeckung versucht, andere organische Objekte zu entdecken, die sicher datiert werden können. Andere untersuchte organische Datensätze umfassten Varven (Schichten von Sedimentgestein, die jährlich abgelagert werden und organisches Material enthalten), Tiefseekorallen, Speleotheme ( Höhlenablagerungen) und vulkanische Tephras, aber bei jeder dieser Methoden gibt es Probleme Warven haben das Potenzial, alten Bodenkohlenstoff aufzunehmen, und es gibt immer noch ungelöste Probleme mit schwankenden Mengen an C14 in ozeanischen Korallen .
Ab den 1990er Jahren begann eine Koalition von Forschern unter der Leitung von Paula J. Reimer vom CHRONO Center for Climate, Environment and Chronology an der Queen’s University Belfast mit dem Aufbau eines umfangreichen Datensatz- und Analysewerkzeugs, das sie zunächst CALIB nannten. Seitdem wurde CALIB, jetzt umbenannt in IntCal, mehrfach weiterentwickelt. IntCal kombiniert und erweitert Daten von Baumringen, Eisbohrkernen, Tephra, Korallen und Tropfsteinen, um einen deutlich verbesserten Kalibrierungssatz für c14-Daten vor 12.000 bis 50.000 Jahren zu erstellen. Die neuesten Kurven wurden auf der 21. Internationalen Radiokarbonkonferenz im Juli 2012 ratifiziert.
Suigetsu-See, Japan
In den letzten Jahren ist der Suigetsu-See in Japan eine potenzielle neue Quelle zur weiteren Verfeinerung von Radiokohlenstoffkurven. Sedimente, die sich jährlich im Suigetsu-See bilden, enthalten detaillierte Informationen über Umweltveränderungen in den letzten 50.000 Jahren, von denen der Radiokohlenstoff-Spezialist PJ Reimer glaubt, dass sie genauso gut und vielleicht sogar besser sein werden als Bohrkerne aus grönländischen Eisschildproben . .
Die Forscher Bronk-Ramsay et al. Bericht 808 AMS-Daten basierend auf Sediment-Varietäten, die von drei verschiedenen Radiokarbon-Labors gemessen wurden. Die Daten und die entsprechenden Umweltveränderungen versprechen, direkte Korrelationen zwischen anderen wichtigen Klimaaufzeichnungen herzustellen, was es Forschern wie Reimer ermöglicht, Radiokarbondaten zwischen 12.500 und dem praktischen c14-Datierungsgrenzwert von 52.800 genau zu kalibrieren.
Konstanten und Grenzen
Reimer und Kollegen weisen darauf hin, dass IntCal13 nur die neueste Kalibrierungssuite ist und weitere Verbesserungen erwartet werden. Beispielsweise fanden sie bei der Kalibrierung von IntCal09 Beweise dafür, dass es während der jüngeren Dryas (12.550–12.900 cal BP) zu einer Schließung oder zumindest einer starken Verringerung der nordatlantischen Tiefseeformation kam, was sicherlich ein Spiegelbild des Klimawandels war; Sie mussten Daten für diese Nordatlantikperiode verwerfen und einen anderen Datensatz verwenden. Dies sollte 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. Eine vollständige terrestrische Radiokohlenstoffaufzeichnung für 11,2 bis 52,8 kyr BP . Wissenschaft 338: 370-374.
- Reimer PJ. 2012. Atmosphärenwissenschaften. Verfeinerung der Radiokohlenstoff-Zeitskala . Wissenschaft 338 (6105): 337-338.
- Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H, Edwards RL, Friedrich M et al. . 2013. IntCal13 und Marine13 Radiocarbon Age Calibration Curves 0–50.000 cal years BP . Radiokohlenstoff 55 (4): 1869–1887.
- P. Reimer, M. Baillie, E. Bard, A. Bayliss, J. Beck, PG Blackwell, C. Bronk Ramsey, C. Buck, G. Burr, R. Edwards et al. 2009. IntCal09- und Marine09-Radiokohlenstoffalter-Kalibrierungskurven, 0-50.000 Kal. Jahre 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.
