Čo znamená archeologické datovanie „cal BP“?

Vedecký výraz „cal BP“ je skratka pre „kalibrované roky pred súčasnosťou“ alebo „kalendárne roky pred súčasnosti “a to je zápis, ktorý znamená, že uvedený nespracovaný dátum rádioaktívneho uhlia bol opravený pomocou súčasného metodík.

Rádiokarbónové datovania boli vynájdené koncom štyridsiatych rokov a od mnohých desaťročí od toho archeológovia objavili krútiace sa krivky rádioaktívneho uhlia - pretože sa zistilo, že atmosférický uhlík kolíše Čas. Úpravy tejto krivky na korigovanie krútenia („krútenie sa“ je v skutočnosti vedecký pojem, ktorý používajú vedci) sa nazývajú kalibrácie. Označenia cal BP, cal BCE a cal CE (ako aj cal BC a cal AD) znamenajú, že uvedený dátum rádioaktívneho uhlia bol kalibrovaný tak, aby zodpovedal týmto krútiacim momentom; dátumy, ktoré neboli upravené, sa označujú ako RCYBP alebo „rádiokarbonové roky pred súčasnosťou“.

Rádiokarbónový zoznamka je jedným z najznámejších archeologických zoznamovacích nástrojov, ktoré majú vedci k dispozícii, a väčšina ľudí o ňom aspoň počula. Existuje však veľa mylných predstáv o tom, ako rádioaktívny uhlík funguje a ako spoľahlivá je technika; tento článok sa ich pokúsi objasniť.

Všetky živé veci vymieňajú plynný uhlík 14 (skrátene C₁₄, 14C a najčastejšie ¹⁴C) s okolitým prostredím - zvieratá a rastliny si vymieňajú uhlík 14 za atmosféru, zatiaľ čo ryby a koraly si vymieňajú uhlík s rozpusteným ¹⁴C v morskej a jazernej vode. V priebehu života zvieraťa alebo rastliny je množstvo ¹⁴C je dokonale vyvážený s okolím. Keď organizmus zomrie, táto rovnováha je narušená. ¹⁴C u mŕtvych organizmov pomaly rozpadá známym tempom: jeho „polčas rozpadu“.

Polčas rozpadu izotopu ¹⁴C je čas potrebný na to, aby sa jeho polovica rozpadla: v ¹⁴C, každých 5 730 rokov, polovica je preč. Ak teda zmeráte sumu ¹⁴C v mŕtvom organizme môžete zistiť, ako dávno prestala vymieňať uhlík so svojou atmosférou. Za relatívne nedotknutých okolností môže rádiokarbónové laboratórium presne zmerať množstvo rádioaktívneho uhlia v mŕtvom organizme pred asi 50 000 rokmi; objekty staršie ako tie, ktoré neobsahujú dostatok ¹⁴C ponechané na mieru.

Je tu však problém. Uhlík v atmosfére kolíše, so silou zemského magnetického poľa a slnečnou aktivitou, nehovoriac o tom, čo do toho ľudia vrhli. Musíte vedieť, aká bola v tom čase atmosférická hladina uhlíka („uhlíková nádrž“) o smrti organizmu, aby bolo možné vypočítať, koľko času uplynulo od organizmu zomrel. Potrebujete pravítko, spoľahlivú mapu k nádrži: inými slovami, organickú skupinu objektov ktoré sledujú ročný obsah atmosférického uhlíka, ktorý môžete bezpečne zafixovať, na jeho meranie ¹⁴Obsah C, a teda vytvoriť základnú nádrž v danom roku.

Našťastie máme skupinu organických objektov, ktoré každoročne zaznamenávajú uhlík v atmosfére - stromy. Stromy udržiavajú a zaznamenávajú rovnováhu uhlíka 14 vo svojich rastových kruhoch - a niektoré z týchto stromov vytvárajú viditeľný rastový kruh pre každý rok, keď žijú. Štúdia o dendrochronologie, tiež známe ako stromové krúžky, je založená na tejto skutočnosti prírody. Aj keď nemáme žiadne 50 000 rokov staré stromy, máme prekrývajúce sa sady stromčekov siahajúce doposiaľ do 12 594 rokov. Inými slovami, máme celkom solídny spôsob, ako kalibrovať surové údaje o uhlíkových atómoch za posledných 12 594 rokov minulosti našej planéty.

Predtým sú však k dispozícii iba fragmentárne údaje, takže je veľmi ťažké definitívne datovať niečo staršie ako 13 000 rokov. Sú možné spoľahlivé odhady, ale s veľkými +/- faktormi.

Ako si viete predstaviť, vedci sa za posledných päťdesiat rokov snažili objavovať organické objekty, ktoré je možné bezpečne a stabilne datovať. Zahrnuté boli aj ďalšie súbory organických údajov, ktoré sa preskúmali varves, ktoré sú vrstvami sedimentárnej horniny, ktorá bola každoročne ukladaná a obsahujú organické materiály; hlbokomorské koraly, speleotémy (vklady v jaskyniach) a vulkanické tephry; ale s každou z týchto metód sú problémy. Vklady a variácie jaskýň majú potenciál zahrňovať starý pôdny uhlík a stále existujú nevyriešené problémy s kolísajúcimi množstvami ¹⁴C v morských prúdoch.

Koalícia vedcov pod vedením Paula J. Reimer z Centrum CHRONO pre podnebie, životné prostredie a chronológiu, Geografická škola, archeológia a paleoekológia, Queen's University Belfast a publikovanie v časopise Radiocarbon, pracuje na tomto probléme už niekoľko desaťročí a vyvíja softvérový program, ktorý používa na kalibráciu dátumov stále rastúci súbor údajov. Najnovšie je IntCal13, ktorý kombinuje a posilňuje údaje zo stromových krúžkov, ľadových jadier, tephra, koralov, speleotémov a najnovšie údaje zo sedimentov v jazere Suigetsu v Japonsku majú prísť s výrazne vylepšenou kalibračnou sadou pre ¹⁴C sa datuje pred 12 000 až 50 000 rokmi.

V roku 2012 bolo hlásené, že jazero v Japonsku má potenciál ďalej dokončiť rádiokarbónové datovanie. Každoročne vytvárané sedimenty jazera Suigetsu obsahujú podrobné informácie o environmentálnych zmenách v minulosti 50 000 rokov, o ktorých hovorí PJ Reimer, špecialista na rádiové uhlie, je rovnako dobrý a možno lepší ako Grónsky ľad Jadrá.

Vedci Bronk-Ramsay a kol. uviedli 808 dátumov AMS na základe variantov sedimentov meraných tromi rôznymi laboratóriami s rádioaktívnym uhlím. Dátumy a zodpovedajúce environmentálne zmeny sľubujú priamu koreláciu medzi ostatnými kľúčovými záznamami o klíme vedci, ako napríklad Reimer, podrobne kalibrujú rádioaktívne uhľovodíky od 12 500 do praktického limitu z roku 1414 52,800.

Archeológovia by chceli odpovedať na mnoho otázok, ktoré spadajú do obdobia 12 000 - 50 000 rokov. Medzi ne patrí:

• Kedy boli nadviazané naše najstaršie domestikované vzťahy (psi a ryža)?
• Kedy sa Neandertálci vymrú?
• Kedy ľudia prišli na Slovensko Americas?
• Najdôležitejšie pre dnešných vedcov bude schopnosť presnejšie študovať vplyvy predchádzajúceho zmena podnebia.

Reimer a jeho kolegovia poukazujú na to, že ide o najnovšie kalibračné sady a je možné očakávať ďalšie vylepšenia. Napríklad objavili dôkazy, že v období Younger Dryas (1250 - 12 900 cal BP) to bolo zastavenie alebo aspoň prudké zníženie tvorby hlbokých vôd v severnom Atlantiku, ktorý bol určite odrazom zmeny klímy; museli za toto obdobie vyhodiť údaje zo severného Atlantiku a použiť iný súbor údajov.

Vybrané zdroje

• Adolphi, Florian, a kol. "Neistoty kalibrácie rádiokarbónových uhľovodíkov počas posledného degenerácie: Náhľady z nových plávajúcich stromových prsteňov." Kvartérne vedecké recenzie 170 (2017): 98–108.
• Albert, Paul G., a kol. "Geochemická charakterizácia neskorých kvartérnych japonských tepelnerostratigrafických markerov a korelácií s sedimentárnym archívom jazera Suigetsu (jadro SG06)." Kvartérna geochronológia 52 (2019): 103–31.
• Bronk Ramsey, Christopher, a kol. "Kompletný pozemský rádiokarbónový záznam pre 11,2 až 52,8 Kyr B.P." veda 338 (2012): 370–74.
• Currie, Lloyd A. „Pozoruhodná metrologická história rádiokarbónového datovania [II].“ Vestník výskumu Národného inštitútu pre normy a technológie 109.2 (2004): 185–217.
• Dee, Michael W. a Benjamin J. S. Pope. "Ukotvenie historických sekvencií pomocou nového zdroja astrochronologických väzobných bodov." Zborník kráľovskej spoločnosti A: Matematické, fyzikálne a inžinierske vedy 472.2192 (2016): 20160263.
• Michczynska, Danuta J., a kol. "Rôzne metódy predúpravy pre 14c zoznamáciu s mladšími suchami a borovicovým lesom Allerød (" Kvartérna geochronológia 48 (2018): 38-44. Tlačiť.Pinus sylvestris L.).
• Reimer, Paula J. "Atmosférická veda. Zdokonaľovanie časovej stupnice rádiokarbónových uhľovodíkov." veda 338.6105 (2012): 337–38.
• Reimer, Paula J., a kol. "Kalibračné krivky Intcal13 a Marine13 pre rádioaktívne uhľovodíky 0-50 000 rokov Cal BP." Radiocarbon 55.4 (2013): 1869–87.