Одредување на староста на човештвотото со најнови техники

Радиојаглеродното датирање е радиометриски метод за одредување на староста на јаглеродните материјали до околу 50.000 години п.н.е., со употребана природниот изотоп на јаглерод-14 (C-14).
Техниката на радиојаглеродно датирање ја открил Вилард Либи. Се базирал на откритието на Серж Корф кој открил дека космичките зраци генерираат неутрони во горната атмосфера. Тие стапуваат во интеракција со азот -14 во воздухот при што произведуваат јаглерод -14:

1nº+ ¹⁴N → ¹⁴C+ 1p⁺

Либи проценил дека постојаната радиоактивна концентрација на променливиот јаглерод-14 би била отприлика 14 распаѓања во минута по грам. Полуживотот на јаглерод-14 е 5.730 ± 40 години. Либи сфатил дека кога растенијата и животните умираат, тие престануваат да внесуваат свеж јаглерод-14, давајќи му на секое органско соединение вграден нуклеарен часовник. Во 1960, за оваа работа тој бил награден со Нобелова награда за хемија.

Со помош на нови физички и хемиски методи за датирање, научниците конечно почнуваат да откриваат како и кога архаичните видови станале... па, ние.

Големиот пробив во кватернарната археологија беше датирањето со радио-јаглерод. Основниот принцип на радиојаглеродното датирање е едноставен: живите суштества разменуваат јаглерод со својата околина додека не умрат. Дел од јаглеродот е радиоактивен изотоп јаглерод-14. При смртта, размената престанува, а јаглерод-14 потоа се распаѓа со познат полуживот, што им овозможува на научниците да го пресметаат времето на смртта.

Сепак, брзо стана јасно дека нешто не е баш во ред. Варијациите на атмосферскиот јаглерод, вклучително и варијабилноста на многу важниот јаглерод-14, го направија методот несигурен. Само во последните 20 години се направени многу корекции на некои од овие варијации во датирањето со радиојаглерод.

Иако датирањето со јаглерод сега е посигурно, има еден голем недостаток: се враќа само 50.000 години наназад, оставајќи го најголемиот дел од човечката историја надвор од нејзиниот дофат. Па, како да го истражиме развојот на човековата еволуција ако е надвор од временскиот распоред за радиојаглерод? За да се добие појасна слика, научниците експлоатираат различни физички феномени, од радиоактивноста на ураниумот до „желбата на животот“ за α-амино киселини.

Декодирање на пештерска уметност со ураниум

Огромен развој во приказната за луѓето е „модерното“ однесување, или да се однесувате како човек, наспроти тоа да се однесувате како мајмун со две нозе. На пример, тешко е да се каже точно кога луѓето почнале да разменуваат апстрактни мисли или да зборуваат за да комуницираат. Сепак, пештерските слики генерално се сметаат за физички траги на раното модерно однесување, бидејќи создавањето уметност бара апстрактна мисла. И овие може да се датираат - речиси во секој случај. Кога ја гледаме генетиката, тие сугерираат дека современите луѓе стануваат анатомски модерни пред помеѓу 150.000 и 200.000 години во Африка. Но, кога ќе почнете да гледате кога луѓето се однесуваат како луѓе, се чини дека тоа не се совпаѓа со датумот. Датирањето со ураниум ќе биде многу важно за да се утврди дали пештерските уметници биле неандерталци или модерни луѓе.

Иако најраната пештерска уметност спаѓа во временската рамка на радиојаглеродното датирање, таа не може да се користи за сликите за кои сме заинтересирани. Повеќето археолози би се свртеле кон датирање со радиојаглерод… но ако немате органски пигмент таму, не можете да користите радиојаглерод и би ја уништиле уметноста, која е многу вредна. Да се земе нормален примерок од радиојаглерод би било претерано инвазивно. Наместо тоа, научниците се свртеа кон датирањето со ураниумска серија, уште еден радиометриски метод. Ураниум-238 се распаѓа преку серија изотопи до ураниум-234, кој потоа самиот се распаѓа до ториум-230. Можно е да се измерат соодносите на ураниум-238/ураниум-234 и ториум-230/ураниум-238, од кои второто зависи од првото. Бидејќи само ураниум, а не ториум, е присутен при формирањето на примерокот, споредувањето на двата соодноси може да се користи за да се пресмета времето поминато од формирањето на примерокот. За пештерските слики, сепак, има една цака. Всушност несе датира самата слика, туку мали израстоци на калцит врз неа. Некако дојдовме на милост и немилост на геохемијата.

Тимот научници го искористи овој метод за да даде најприближен датум за црвените матрици пронајдени во пештерата во северна Шпанија наречена Ел Кастиљо, која ја содржи најстарата позната пештерска уметност во светот. Откриле дека е стар најмалку 37.290 години. Ова е долго откако луѓето требаше да станат анатомски модерни, додавајќи ги доказите што сугерираат дека раните анатомски модерни луѓе не мора да се однесуваат модерно. Исто така, откри уште една мистерија.

Анатомски модерните луѓе пристигнале во северна Шпанија пред околу 42.000 до 43.000 години, а неандерталците изумреле помеѓу 39.000 и 41.000 години. Но, бидејќи датумот на матрицата е минимална возраст, постои можност Неандерталците да биле уметници.

Прашањето за уметноста на неандерталците редовно се појавува во медиумите, но е контроверзно во академскиот свет. За некои, тоа се вклопува во новите докази дека неандерталците биле интелигентен човечки вид, но други остануваат неуверени. Без разлика, ако има докази за откривање дека неандерталците биле уметници, датирањата ќе бидат она што ќе го разоткрие.

Светлинска технологија

Како што ја препознаваме уметноста како суштински човечка, ние исто така сметаме дека употребата на алатки и технолошкиот напредок се дефинитивни за нашиот вид, и тоа беше исто толку важно за древните луѓе како што е за нас. Меѓутоа, за да откријат како употребата на алатки се поврзува со човечката еволуција, научниците мора да бидат способни да ја датираат.

Водопадите Каламбо се археолошки локалитет на границата на Замбија и Танзанија со прекрасен дијапазон на пронајдени алатки. Првите ископувања во 1950-тите и 1960-тите открија центар на античка човечка активност, опфаќајќи артефакти вредни илјадници години. За жал, голем дел од тоа потекнува од надвор од временскиот распоред на радиојаглеродното датирање. Луминисценцијата изгледаше како навистина добар метод за примена на ова место бидејќи артефактите беа пронајдени во наоѓалишта [речна поплава] што содржи кварцни зрна.

Кварцот и другите минерали како фелдспат им овозможуваат на научниците да датираат објекти користејќи оптички стимулирана луминисценција (OSL). Во седиментите има радиоактивни изотопи кои испраќаат јонизирачко зрачење, кое се апсорбира од околниот кварц, возбудувајќи некои од неговите електрони. Возбудените електрони се заробени во дефектите на кристалната структура на кварцот и обично се ослободуваат со стимулација на сончевата светлина - но ако кварцот е закопан во темнина, тие се акумулираат со континуирано зрачење. Во лабораторија, закопаниот примерок потоа може оптички да се стимулира за да ги ослободи електроните и да предизвика сигнал за луминисценција со интензитет што зависи од апсорбираната доза на зрачење. Затоа е можно да се пресмета времето на закопување на примерокот користејќи ја вкупната доза и брзина на зрачење.

Сепак, традиционалниот OSL, исто така, има ограничувачки временски рок. Во кварцот, она што го гледаме е дефект во кристалната структура каде што ги заробуваме електроните, а брзината со која тие се пополнуваат и кога стануваат заситени е она што ја создава границата на овој метод. И ова стана проблем за некои од постарите седименти. Штом сите тие дефекти ќе бидат окупирани од електрони, „овој часовник во суштина не може повеќе да работи“.

Традиционалниот OSL датира само околу 100.000 години. Затоа е развиен нов метод, познат како термички пренесено OSL датирање.Со користење на различни центри за дефекти, TT-OSL има многу поголема доза на заситеност од нормалниот OSL и затоа може да анализира во многу подолг временски рок, од пред 300.000-500.000 години.

Датирање со лушпа од јајце

Неопходно е ригорозно усовршување на методите за датирање, како што е развојот на TT-OSL за да се решат новите проблеми кои постојано се појавуваат. Ова важи и за датирањето со рацемизација на α-амино киселини (AAR).Датирањето со аминокиселини се појави на сцената во 1970-тите со голем ентузијазам.Теоретски, принципот е елегантен: сите живи суштества ги задржуваат своите алфа-аминокиселини во l конфигурација, но кога ќе умрат, нивните амино киселини ќе почнете да се расипуваат. Бидејќи тие го прават својот пат кон рамнотежа со позната брзина, односот помеѓу d и l конфигурациите може да се користи за да се одреди кога умрел организмот.

Па што беше проблемот?

Рацемизацијата е под влијание на параметри како pH, температура и влажност, што значи дека доколку не се знае точната историска средина на примерокот, елегантниот основен принцип станува нeсигурен и неуреден.

Наместо нормален протеин, се користат „интра-кристални“ протеински фрагменти за да се избориме со најголемиот проблем: контаминацијата.

Интракристалните фракции се добиваат со дробење примероци и нивно изложување на продолжена влажна хемиска оксидација. Ова ја уништува контаминацијата и сите незаштитени протеини, ефикасно оставајќи затворен систем. α-Амино киселините во преостанатата фракција потоа може да се анализираат за рацемизација, овозможувајќи да се одреди интракристалното распаѓање.Предноста на ваквото истражување е тоа што не треба да се грижите за сите фактори на животната средина кои можат да влијаат на протеинот, како што се pH и катализаторите во почвата.

Сепак, ефектот на температурата во моментов не може да се елиминира и затоа методот останува „релативен“ метод на датирање - може да ги рангира фосилите, но не да обезбеди старост во календарски години. Теоретски, со познат температурен запис, можеби е можно да се раздвои ефектот на температурата и времето, но стекнувањето температурни записи во текот на тие временски скали е неверојатно тешко.
Наместо тоа, се користи рангирањето добиено преку AAR и се калибрира според другите независни мерки за запознавање. Новото интракристално AAR датирање има потенцијал сериозно да го подобри датирањето на низа биоминерали.

Низ историјата, луѓето јаделе јајца и од џиновски изумрени птици и од птици со обична големина, а нивното присуство може да се искористи за индиректно датирање. Единствената главна работа што мора да се земе предвид е дали јајцата се третирани со оган, бидејќи тоа радикално ја отфрла нивната рацемизација.

Сепак научниците се импресионирани од досегашните резултати. Радиојаглеродот можеби ги надминал своите првични пречки и можеби сè уште е датирање на избор за повеќето археолози, но целото поле се придвижи напред, пополнувајќи ги дупките и надминувајќи ги ограничувањата поставени од традиционалните техники. Нашите перспективи за прашањата за современото човечко однесување и развојот на нови алатки се менуваат, постигнувајќи ново ниво на сигурност и точност. Кој знае - можеби еден ден ќе бидат целосно откриени тајните на човечкото минато, датум по датум.