Arkæologiske fund verden over har hjulpet forskere med at udfylde historien om menneskelig udvikling og migration. Et vigtigt stykke information i denne forskning er fossilenes og artefakternes alder. Hvordan bestemmer forskere deres alder? Her er flere detaljer om et par af de metoder, der er brugt til at datere objekter diskuteret i "Den store menneskelige migration" ( Smithsonian, juli 2008):
Relateret indhold
- Den store menneskelige migration
Coprolites, Paisley 5 Mile Point Caves, Oregon
Alder: ~ 14.300 år gammel
Metode: radiocarbon-datering
I en hule i Oregon fandt arkæologer knogler, planterester og coprolitter - fossil afføring. DNA tilbage i coprolitterne angav deres menneskelige oprindelse, men ikke deres alder. For det kiggede forskerne på kulstoffet indeholdt i den antikke møde.
Per definition har hvert atom i et givet element et specifikt antal protoner i sin kerne. Elementet kulstof har for eksempel seks protoner. Men antallet af neutroner i kernen kan variere. Disse forskellige former for et element - kaldet isotoper - er i sig selv stabile eller ustabile. De sidstnævnte kaldes radioaktive isotoper, og med tiden vil de forfalde, afgive partikler (neutroner eller protoner) og energi (stråling) og derfor omdanne til en anden isotop eller element. De gør dette i en konstant hastighed kaldet en isotops "halveringstid".
De fleste kulstof findes i de stabile former for kulstof-12 (seks protoner, seks neutroner) eller kulstof-13, men en meget lille mængde (ca. 0, 000000000001%) findes som det radioaktive kulstof-14 (seks protoner, otte neutroner). Levende planter og dyr optager carbon-14 sammen med de andre carbonisotoper, men når de dør og deres metaboliske funktioner ophører, holder de op med at absorbere kulstof. Over tid nedbrydes carbon-14 til nitrogen-14; halvdelen vil gøre det efter ca. 5.730 år (dette er isotopens halveringstid). Efter ca. 60.000 år vil alt kulstof-14 være væk.
Alt, der engang var en del af et levende objekt - såsom trækul, træ, knogler, pollen eller coprolitterne, der findes i Oregon - kan sendes til et laboratorium, hvor forskere måler, hvor meget carbon-14 der er tilbage. Fordi de ved, hvor meget der ville have været i atmosfæren, og derfor, hvor meget nogen ville have optaget, når han var i live, kan de beregne, hvor længe det har været siden død eller deponering. Coprolitterne var i gennemsnit ca. 14.300 år gamle og er nogle af de ældste menneskelige rester i Amerika.
Hominid-kranier, Herto, Etiopien
Alder: ~ 154.000 til 160.000 år gammel
Metode: argon-argon datering
Et team af videnskabsfolk, der grave i Etiopien i 1997, fandt stenredskaber, fossile rester af flere dyrearter, inklusive flodheste og tre hominide kranier. Hvor gamle var de? De organiske rester var for gamle til carbon-14-datering, så teamet vendte sig mod en anden metode.
Radiocarbon-datering fungerer godt til nogle arkæologiske fund, men det har begrænsninger: Det kan bruges til dato kun organiske materialer, der er mindre end ca. 60.000 år gamle. Der er dog andre radioaktive isotoper, der kan bruges til at datere ikke-organiske materialer (såsom klipper) og ældre materialer (op til milliarder af år gamle).
En af disse radioisotoper er kalium-40, som findes i vulkansk sten. Efter at den vulkanske klippe er afkølet, nedbrydes dens kalium-40 til argon-40 med en halveringstid på 1, 25 milliarder år. Det er muligt at måle forholdet mellem kalium-40 og argon-40 og estimere en klippealder, men denne metode er upræcis. Imidlertid opdagede forskere i 1960'erne, at de kunne bestråle en stenprøve med neutroner og derved omdanne kalium-40 til argon-39, en isotop, som normalt ikke findes i naturen og lettere at måle. Selvom det er mere kompliceret, giver denne proces mere præcise datoer. For eksempel var forskere ved University of California i Berkeley i stand til at datere prøver fra 79 e.Kr. udbrud af vulkanen Vesuv til inden for syv år efter begivenheden.
Fordi de hominide kranier og andre artefakter, der blev fundet på Herto, ikke kunne dateres direkte - det organiske materiale var for længe blevet fossiliseret - udførte forskerne i stedet deres analyse på vulkansk sten, der var indlejret i sandsten nær fossilerne. Klippen var omkring 154.000 til 160.000 år gammel, hvilket gør kranierne til den ældste Homo sapiens rest, der endnu ikke er fundet.
Indgraverede okersten, Blombos Cave, Sydafrika
Alder: ~ 77.000 år gammel
Metode: termoluminescensdating
En udgravning af en grotte ved havet i Sydafrika afslørede to objekter, der tydeligt var menneskeskabte - stykker okersten ætset med et krydsende mønster. Hverken stenene eller klippen, hvori de blev begravet, var vulkansk, men forskerne valgte derfor en anden metode til bestemmelse af deres alder: termoluminescens.
Som ved argon-argon datering, begynder termoluminescensuret også med sidste gang, at en sten blev opvarmet til en høj temperatur. Den ekstreme varme eliminerer elektroner, der er gemt i bestemte krystaller - såsom kvarts og feltspat - inde i klippen. Over tid fanger krystalerne elektroner produceret af spormængder af radioaktive atomer, der findes i miljøet. Ved at genopvarme klippen kan forskere frigive den lagrede energi, der afgives som lys og kaldes "termoluminescens." Lysets intensitet indikerer, hvor lang tid det har været siden klippen sidst blev opvarmet.
Som Herto-kranierne kunne ældrene af de udskårne okersten fra Blombos Cave ikke bestemmes direkte. I det samme klippelag som oker var der dog stykker af brændt sten, som sandsynligvis var i samme alder som okerne og ideelle til termoluminescensdatering. Det blev afsløret, at den brændte sten var omkring 77.000 år gammel, hvilket gjorde, at okerne blev nogle af de ældste abstrakte design, der blev opdaget.
