Археологические находки по всему миру помогли исследователям заполнить историю эволюции и миграции человека. Важной информацией в этом исследовании является возраст окаменелостей и артефактов. Как ученые определяют свой возраст? Вот более подробная информация о некоторых из методов, используемых для датирования объектов, обсуждаемых в «Великой миграции человека» ( Смитсоновский институт, июль 2008 г.):
Связанный контент
- Великая миграция людей
Coprolites, Пейсли, Пещеры на 5 миль, Орегон
Возраст: ~ 14, 300 лет
Метод: радиоуглеродное датирование
В пещере в Орегоне археологи обнаружили кости, остатки растений и копролиты - окаменелые испражнения. ДНК, оставшаяся в копролитах, указывает на их происхождение от человека, но не на их возраст. Для этого ученые обратили внимание на углерод, содержащийся в древнем навозе.
По определению, каждый атом данного элемента имеет определенное количество протонов в своем ядре. Углеродный элемент имеет, например, шесть протонов. Но количество нейтронов в ядре может варьироваться. Эти различные формы элемента, называемые изотопами, по своей природе стабильны или нестабильны. Последние называются радиоактивными изотопами, и со временем они распадутся, испуская частицы (нейтроны или протоны) и энергию (излучение) и, следовательно, превратятся в другой изотоп или элемент. Они делают это с постоянной скоростью, называемой «периодом полураспада» изотопа.
Большая часть углерода находится в стабильных формах углерода-12 (шесть протонов, шесть нейтронов) или углерода-13, но очень небольшое количество (около 0, 0000000001%) существует в виде радиоактивного углерода-14 (шесть протонов, восемь нейтронов). Живые растения и животные поглощают углерод-14 вместе с другими изотопами углерода, но когда они умирают и их метаболические функции прекращаются, они перестают поглощать углерод. Со временем углерод-14 распадается на азот-14; половина сделает это примерно через 5 730 лет (это период полураспада изотопа). Примерно через 60 000 лет весь углерод-14 исчезнет.
Все, что когда-то было частью живого объекта - например, древесный уголь, дерево, кости, пыльца или копролиты, найденные в Орегоне - можно отправить в лабораторию, где ученые измеряют, сколько осталось углерода-14. Поскольку они знают, сколько было бы в атмосфере и, следовательно, сколько человек поглотило бы при жизни, они могут рассчитать, сколько времени прошло с момента смерти или смещения. Средний возраст копролитов составляет около 14 300 лет, и они являются одними из самых старых человеческих останков в Америке.
Черепа гоминидов, герто, эфиопия
Возраст: от 154 000 до 160 000 лет
Метод: аргон-аргоновое датирование
Группа ученых, копавших в Эфиопии в 1997 году, нашла каменные орудия, ископаемые останки нескольких видов животных, включая бегемотов, и три черепа гоминидов. Сколько им было лет? Органические останки были слишком старыми для датирования углеродом-14, поэтому команда обратилась к другому методу.
Радиоуглеродное датирование хорошо работает для некоторых археологических находок, но оно имеет ограничения: оно может использоваться для датирования только органических материалов, возраст которых менее 60 000 лет. Тем не менее, существуют другие радиоактивные изотопы, которые можно использовать для датирования неорганических материалов (таких как горные породы) и более старых материалов (до миллиардов лет).
Одним из таких радиоизотопов является калий-40, который находится в вулканической породе. После охлаждения вулканической породы калий-40 распадается на аргон-40 с периодом полураспада в 1, 25 миллиарда лет. Можно измерить соотношение калия-40 к аргону-40 и оценить возраст породы, но этот метод неточен. Однако в 1960-х годах ученые обнаружили, что они могут облучать образец породы нейтронами и, таким образом, преобразовывать калий-40 в аргон-39 - изотоп, который обычно не встречается в природе и его легче измерить. Хотя этот процесс более сложный, он дает более точные даты. Например, ученые из Калифорнийского университета в Беркли смогли датировать образцы от извержения вулкана Везувий в 79 году до семи лет после события.
Поскольку черепа гоминидов и другие артефакты, найденные в Герто, не могли быть датированы напрямую - органический материал уже давно окаменел - исследователи вместо этого выполнили анализ вулканической породы, которая была встроена в песчаник рядом с окаменелостями. Камню было около 154 000-160 000 лет, что делает черепа старейшим человеком разумом, который еще предстоит найти.
Выгравированные камни охры, пещера Бломбос, Южная Африка
Возраст: ~ 77 000 лет
Метод: термолюминесцентное датирование
В результате раскопок приморской пещеры в Южной Африке были обнаружены два объекта, которые были явно созданы человеком - кусочки охры, выгравированные с крестообразным рисунком. Однако ни камни, ни камни, в которых они были похоронены, не имели вулканического происхождения, поэтому исследователи выбрали другой метод определения их возраста: термолюминесценцию.
Как и при аргоне-аргоновом датировании, термолюминесцентные часы также начинаются с последнего времени, когда камень нагревался до высокой температуры. Сильная жара устраняет электроны, хранящиеся в определенных кристаллах, таких как кварц и полевой шпат, внутри породы. Со временем кристаллы улавливают электроны, образованные следовыми количествами радиоактивных атомов, обнаруженных в окружающей среде. Разогрев скалу, ученые могут высвободить накопленную энергию, которая выделяется в виде света и называется «термолюминесценцией». Интенсивность света указывает, сколько времени прошло с тех пор, как камень в последний раз нагревался.
Как и в случае с черепами Герто, возраст резных охристых камней из пещеры Бломбос не может быть определен напрямую. Однако в том же слое породы, что и у охры, были куски обожженного камня, которые, вероятно, были того же возраста, что и охры, и идеально подходили для термолюминесцентного датирования. Было обнаружено, что сгоревшему камню было около 77 000 лет, что сделало охры одними из самых старых экспонатов абстрактного дизайна.
