Αρχαιολογικά ευρήματα παγκοσμίως βοήθησαν τους ερευνητές να συμπληρώσουν την ιστορία της ανθρώπινης εξέλιξης και της μετανάστευσης. Ένα σημαντικό στοιχείο σε αυτή την έρευνα είναι η ηλικία των απολιθωμάτων και των τεχνουργημάτων. Πώς οι επιστήμονες καθορίζουν τις ηλικίες τους; Ακολουθούν περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με μερικές από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται σήμερα στα αντικείμενα που συζητούνται στο "The Great Human Migration" ( Smithsonian, Ιούλιος 2008):
σχετικό περιεχόμενο
- Η Μεγάλη Μετανάστευση του Ανθρώπου
Coprolites, Paisley 5 μίλια Σπηλιές, Όρεγκον
Ηλικία: ~ 14.300 ετών
Μέθοδος: χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα
Σε μια σπηλιά στο Όρεγκον, οι αρχαιολόγοι βρήκαν οστά, φυτικά κατάλοιπα και κοπρολίτες - απολιθωμένα κοπράνια. Το DNA που παραμένει στα κοπρολίτες έδειξε την ανθρώπινη προέλευσή τους αλλά όχι την ηλικία τους. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες κοίταξαν τον άνθρακα που περιέχεται στο αρχαίο κοπριά.
Εξ ορισμού, κάθε άτομο ενός δεδομένου στοιχείου έχει έναν συγκεκριμένο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα του. Ο άνθρακας στοιχείων έχει έξι πρωτόνια, για παράδειγμα. Αλλά ο αριθμός των νετρονίων στον πυρήνα μπορεί να ποικίλει. Αυτές οι διαφορετικές μορφές ενός στοιχείου που ονομάζονται ισότοπα είναι εγγενώς σταθερές ή ασταθείς. Τα τελευταία ονομάζονται ραδιενεργά ισότοπα και με την πάροδο του χρόνου θα αποσυντεθούν, αποδίδοντας σωματίδια (νετρόνια ή πρωτόνια) και ενέργεια (ακτινοβολία) και συνεπώς θα μετατραπούν σε άλλο ισότοπο ή στοιχείο. Κάνουν αυτό με ένα σταθερό ρυθμό που ονομάζεται "ημίσεια ζωή" του ισότοπου.
Ο περισσότερος άνθρακας έρχεται στις σταθερές μορφές άνθρακα-12 (έξι πρωτόνια, έξι νετρόνια) ή άνθρακας-13, αλλά μια πολύ μικρή ποσότητα (περίπου 0.0000000001%) υπάρχει ως ραδιενεργός άνθρακας-14 (έξι πρωτόνια, οκτώ νετρόνια). Τα ζωντανά φυτά και τα ζώα καταναλώνουν άνθρακα-14 μαζί με τα άλλα ισότοπα άνθρακα, αλλά όταν πεθαίνουν και οι μεταβολικές τους λειτουργίες σταματούν, σταματούν να απορροφούν άνθρακα. Με τον καιρό, ο άνθρακας-14 διασπάται σε άζωτο-14. το ήμισυ θα το κάνει μετά από περίπου 5.730 χρόνια (αυτός είναι ο χρόνος ημίσειας ζωής του ισότοπου). Μετά από περίπου 60.000 χρόνια, όλα τα άνθρακα-14 θα φύγουν.
Οτιδήποτε ήταν κάποτε μέρος ενός ζωντανού αντικειμένου - όπως ο άνθρακας, το ξύλο, τα κόκκαλα, η γύρη ή οι κορολίτες που βρέθηκαν στο Όρεγκον - μπορούν να σταλούν σε ένα εργαστήριο, όπου οι επιστήμονες υπολογίζουν πόσο έχει απομείνει ο άνθρακας-14. Επειδή ξέρουν πόσα θα υπήρχαν στην ατμόσφαιρα και, ως εκ τούτου, πόσο κάποιος θα είχε απορροφήσει όταν είναι ζωντανός, μπορούν να υπολογίσουν πόσο καιρό έχει από τον θάνατο ή την εναπόθεση. Οι κορολίτες έχουν κατά μέσο όρο περίπου 14.300 χρόνια και είναι μερικά από τα παλαιότερα ανθρώπινα κατάλοιπα στην Αμερική.
Ορθόδοξα κρανία, Ερτό, Αιθιοπία
Ηλικία: ~ 154.000 έως 160.000 ετών
Μέθοδος: χρονολόγηση αργού-αργού
Μια ομάδα επιστημόνων που σκάβουν στην Αιθιοπία το 1997 βρήκαν πέτρινα εργαλεία, τα ορυκτά υπολείμματα αρκετών ζωικών ειδών, συμπεριλαμβανομένων των ιπποπόταμων, και τριών κρανίων ανθρωποειδούς. Πόσων ετών ήταν; Τα οργανικά υπολείμματα ήταν πολύ παλιά για χρονολόγηση άνθρακα-14, οπότε η ομάδα στράφηκε προς μια άλλη μέθοδο.
Η ραδιοφωνική χρονολόγηση λειτουργεί καλά για μερικά αρχαιολογικά ευρήματα, αλλά έχει περιορισμούς: μπορεί να χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα μόνο για οργανικά υλικά ηλικίας κάτω των 60.000 ετών. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλα ραδιενεργά ισότοπα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέχρι σήμερα για μη οργανικά υλικά (όπως πέτρες) και για παλαιότερα υλικά (έως και δισεκατομμύρια ετών).
Ένα από αυτά τα ραδιοϊσότοπα είναι το κάλιο-40, το οποίο βρίσκεται στον ηφαιστειακό βράχο. Αφού το ηφαιστειακό πέτρωμα δροσιστεί, το κάλιο-40 διαλύεται σε αργό-40 με χρόνο ημιζωής 1, 25 δισεκατομμυρίων ετών. Είναι δυνατή η μέτρηση του λόγου του καλίου-40 σε αργόν-40 και η εκτίμηση της ηλικίας ενός βράχου, αλλά αυτή η μέθοδος είναι ασαφής. Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν στη δεκαετία του 1960 ότι μπορούσαν να ακτινοβολούν ένα δείγμα πετρώματος με νετρόνια και έτσι να μετατρέπουν το κάλιο-40 σε αργόν-39, ένα ισότοπο που κανονικά δεν βρίσκεται στη φύση και είναι ευκολότερο να μετρηθεί. Αν και πιο περίπλοκη, αυτή η διαδικασία αποδίδει ακριβέστερες ημερομηνίες. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ μπόρεσαν να δώσουν δείγματα από την έκρηξη του ηφαιστείου Βεζούβιου το 79 μ.Χ. μέσα σε επτά χρόνια από την εκδήλωση.
Επειδή τα κρανιακά κρανία και άλλα αντικείμενα που βρέθηκαν στο Herto δεν μπόρεσαν να χρονολογούνται άμεσα - το οργανικό υλικό αποικοδομήθηκε από καιρό - οι ερευνητές πραγματοποίησαν την ανάλυσή τους πάνω στον ηφαιστειακό βράχο που ήταν ενσωματωμένος στον ψαμμίτη κοντά στα απολιθώματα. Ο βράχος ήταν περίπου 154.000 έως 160.000 ετών, κάνοντας τα κρανία τα παλαιότερα Homo sapiens να παραμείνουν ακόμη να βρεθούν.
Χαραγμένες ωχρές πέτρες, σπήλαιο Blombos, Νότια Αφρική
Ηλικία: ~ 77.000 ετών
Μέθοδος: χρονολόγηση φωταύγειας
Μια ανασκαφή ενός παραθαλάσσιου σπηλαίου στη Νότια Αφρική αποκάλυψε δύο αντικείμενα που ήταν σαφώς ανθρωπογενή κομμάτια ωχρής πέτρας χαραγμένα με ένα διασταυρωμένο μοτίβο. Ούτε οι πέτρες ούτε το βράχο στο οποίο θάφτηκαν είχαν ηφαιστειακή προέλευση, όμως οι ερευνητές επέλεξαν μια άλλη μέθοδο για τον προσδιορισμό της ηλικίας τους: θερμοφωταύγεια.
Όπως και στη χρονολόγηση αργού-αργού, το ρολόι θερμικής φωταύγειας αρχίζει επίσης με την τελευταία φορά που ένας βράχος θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία. Η υπερβολική θερμότητα εξαλείφει τα ηλεκτρόνια που αποθηκεύονται σε ορισμένους κρυστάλλους - όπως ο χαλαζίας και ο άστριος - μέσα στο βράχο. Με την πάροδο του χρόνου, οι κρύσταλλοι παγιδεύουν ηλεκτρόνια που παράγονται από ίχνη ραδιενεργών ατόμων που βρίσκονται στο περιβάλλον. Με την αναθέρμανση του βράχου, οι επιστήμονες μπορούν να απελευθερώσουν την αποθηκευμένη ενέργεια, η οποία εκπέμπεται ως φως και ονομάζεται "θερμοφωταύγεια". Η ένταση του φωτός υποδεικνύει πόσο καιρό έχει από τότε που ο βράχος θερμάνθηκε τελευταία.
Όπως και τα κρανία του Herto, οι ηλικίες των σκαλιστών ωχρινών πέτρων από το σπήλαιο Blombos δεν μπορούσαν να καθοριστούν άμεσα. Εντούτοις, στην ίδια στρώση βράχου με τα ωχάρια υπήρχαν κομμάτια καμένης πέτρας, τα οποία πιθανόν ήταν της ίδιας ηλικίας με τα ώχρα και ιδανικά για χρονολόγηση φωταύγειας. Η καμένη πέτρα, αποκαλύφθηκε, ήταν περίπου 77.000 ετών, γεγονός που έκανε τα ωχάρια να ανακαλυφθούν μερικά από τα παλαιότερα κομμάτια αφηρημένου σχεδίου.
