Indtil 1949, da arkæologer gravede op forhistoriske knogler, stenpunkter, kulrester eller andre artefakter fra den tidlige menneskelige historie, havde de ingen måde at vide nøjagtigt, hvor gamle disse objekter var. Kemikeren Willard Libby ændrede det ved at udtænke en genial metode til datering af gamle objekter baseret på de typer carbonatomer, der er indeholdt i dem.
Libby og hans kolleger baserede deres idé på det faktum, at levende ting inkorporerer små mængder af en bestemt isotop af kulstof (C-14) fra atmosfæren i deres struktur; når de dør, holder de op med at tilføje ny C-14, og den mængde, der er tilbage inde, nedbrydes langsomt til et andet element, nitrogen-14. Ved at regne ud, at halveringstiden for C-14 (den mængde tid det tager for halvdelen af en given mængde C-14 at nedbrydes til N-14) er 5.730 år, kunne de kemisk analysere forholdet mellem C-14 til N-14 inde i et stykke træ eller knogler og bestemme, hvor længe det var død.
Denne teknik har revolutioneret arkæologi, antropologi og andre områder, så vi kan bestemme den absolutte alder på objekter op til omkring 60.000 år gamle. Imidlertid er præcisionen af denne teknik dog begrænset af det faktum, at mængden af C-14 i atmosfæren har varieret over tid - og der har aldrig været en god optegnelse af, hvor meget den har svingt gennem årene.
Med dette i tankerne var et team af videnskabsfolk fra University of Oxford og andre steder især begejstrede, da de udgravede fossiliserede blade og kerner af sedimentlag under Japans Lake Suigetsu-sø. Disse prøver ser måske ikke meget ud, men på grund af sedimentets unikke lagdeling og uberørte tilstand udgør fundet en hidtil uset omfattende oversigt over atmosfærisk C-14 fra for ca. 11.200 til 52.800 år siden. Prøverne af sediment fra dette ene sted på jordoverfladen vil med andre ord gøre vores evne til at datere gamle artefakter, der findes overalt på planeten, væsentligt mere præcise.
”De nye resultater tilbyder en vigtig forfining af den atmosfæriske radiocarbon-optegnelse og placerer radiokulstof-tidsskalaen på et fastere fundament, ” sagde Jesse Smith, redaktør hos Science, hvor konklusionerne blev offentliggjort i et papir i dag.
Et mikroskopisk billede af søen Suigetsus sedimentlag. (Billede via Gordon Schlolaut) Et specifikt sæt processer og forhold, der forekommer i søen, hjælper med at forklare, hvorfor sedimentkernerne og bladprøverne er så værdifulde. Hver vinter dør små lysfarvede alger kaldet kiselalter og dækker søbunden; hver sommer er de igen dækket af et mørkere lag af sediment. Fordi søen er ekstremt stille, er iltfattig og ikke har været forstyrret af gletsjere eller geologisk aktivitet nogen gang i de sidste 52.800 år, udgør disse mikroskopiske lag en komplet, årlig rekord, der er bevaret i sedimentkerner.
Eftersom blade og andre organiske materialer er blevet fanget mellem lagene, kunne videnskabsmændene desuden bruge mængden af C-14 i hvert blad til at konstruere et komplet billede af atmosfærisk C-14 over tid. Tidligere atmosfæriske C-14-poster kom fra marine prøver (som adskiller sig fra dem, der er på land) eller træringe (som kun dateres til lidt mere end 12.000 år siden), så disse kerner vil i høj grad forbedre præcisionen for radiocarbon-datering for ældre genstande. Forskerne "forankrede" den nye C-14-post til tidligere data ved at matche niveauerne, der findes i de nyere lag af kernerne, til dem, der allerede er kendt fra træringene.
”Selvom denne rekord ikke vil resultere i større revisioner af datoer, for eksempel inden for arkæologi, vil der være ændringer i detaljer, der er af størrelsesordenen hundreder af år, ” sagde arkæolog Bronk Ramsey, University of Oxford, hovedforfatter af papiret. ”Sådanne ændringer kan være meget betydningsfulde, når man prøver at se på menneskelige reaktioner på klima, ofte dateret med andre metoder, for eksempel gennem de grønlandske iskerner. En mere nøjagtig kalibreret tidsskala vil give os mulighed for at besvare spørgsmål inden for arkæologi, som vi tidligere ikke har haft den beslutning at tage op til. ”
Forskere har mistanke om, at forholdene i Lake Suigetsu kunne give en så vigtig C-14-rekord allerede i 1993, men de havde mødt tekniske vanskeligheder med at udvinde og analysere intakte kerner indtil nu. ”Dette er en realisering af en 20 år lang japansk drøm, ” sagde medforfatter Takeshi Nakagawa fra University of Newcastle upon Tyne i England. Selvom det har taget nogen tid at få givet prøverne med succes, vil de nu hjælpe forskere med at finde ud af alderene med meget ældre prøver og artefakter.
