Абсолютное датирование — это процесс определения возраста по определенной хронологии в археологии и геологии . Некоторые учёные предпочитают термины хронометрическая или календарная датировка , поскольку использование слова «абсолютная» подразумевает неоправданную уверенность в точности. [1] [2] Абсолютная датировка дает числовой возраст или диапазон, в отличие от относительной датировки , которая упорядочивает события без какого-либо измерения возраста между событиями.
В археологии абсолютная датировка обычно основана на физических, химических и жизненных свойствах материалов артефактов, зданий или других предметов, которые были изменены людьми, а также на исторических ассоциациях с материалами с известными датами (такими как монеты и исторические записи). ). Например, на монетах, найденных при раскопках, может быть указана дата их производства, или могут быть письменные записи, описывающие монету и время ее использования, что позволяет связать это место с определенным календарным годом. Методы абсолютного датирования включают радиоуглеродное датирование древесины или костей, датирование калием-аргоном и методы датирования по захваченным зарядам, такие как термолюминесцентное датирование глазурованной керамики. [3]
В исторической геологии основные методы абсолютного датирования включают использование радиоактивного распада элементов, заключённых в горных породах или минералах, включая изотопные системы из более молодых органических остатков (радиоуглеродное датирование с14
C ) к таким системам, как уран-свинцовое датирование , которые позволяют определять абсолютный возраст некоторых из древнейших горных пород на Земле.
Радиометрическое датирование основано на известной и постоянной скорости распада радиоактивных изотопов на их радиогенные дочерние изотопы . Отдельные изотопы подходят для различных применений в зависимости от типов атомов, присутствующих в минерале или другом материале, и его приблизительного возраста. Например, методы, основанные на изотопах с периодом полураспада в тысячи лет, таких как углерод-14, не могут использоваться для датирования материалов, возраст которых составляет порядка миллиардов лет, поскольку обнаруживаемые количества радиоактивных атомов и их распавшиеся дочерние изотопы будут слишком малы, чтобы их можно было измерить в условиях неопределенности приборов.
Одним из наиболее широко используемых и известных методов абсолютного датирования является датирование по углероду-14 (или радиоуглеродному методу), которое используется для датирования органических остатков. Это радиометрический метод, поскольку он основан на радиоактивном распаде. Космическая радиация, попадающая в атмосферу Земли, производит углерод-14, а растения поглощают углерод-14, связывая углекислый газ. Углерод-14 перемещается вверх по пищевой цепочке по мере того, как животные поедают растения, а хищники поедают других животных. Со смертью поглощение углерода-14 прекращается.
Чтобы половина углерода-14 распалась до азота, требуется 5730 лет; это период полураспада углерода-14. Еще через 5730 лет останется только четверть исходного углерода-14. Еще через 5730 лет останется только одна восьмая.
Измеряя содержание углерода-14 в органическом материале , ученые могут определить дату смерти органического вещества в артефакте или экофакте .
Относительно короткий период полураспада углерода-14, 5730 лет, делает датирование надежным лишь до 60 000 лет. Этот метод часто не может точно определить дату археологического объекта лучше, чем исторические записи, но он очень эффективен для точных дат при калибровке с другими методами датирования, такими как датирование по годичным кольцам .
Дополнительная проблема с датами углерода-14 из археологических раскопок известна как проблема «старого дерева». Органические материалы, такие как мертвые деревья, могут оставаться в своем естественном состоянии в течение сотен лет, особенно в засушливом пустынном климате, прежде чем люди начнут использовать их в качестве дров или строительных материалов, после чего они станут частью археологических данных. Таким образом, датировка этого конкретного дерева не обязательно указывает на то, когда горел огонь или было построено сооружение.
По этой причине многие археологи предпочитают использовать для радиоуглеродного датирования образцы недолговечных растений. В этом отношении очень полезным оказалось развитие метода датирования с помощью ускорительной масс-спектрометрии (AMS), который позволяет получить дату по очень небольшому образцу.
Для более ранних периодов доступны другие методы радиометрического датирования. Одним из наиболее широко используемых является калий-аргоновое датирование (K-Ar-датирование). Калий-40 — радиоактивный изотоп калия, распадающийся на аргон-40. Период полураспада калия-40 составляет 1,3 миллиарда лет, что намного больше, чем у углерода-14, что позволяет датировать гораздо более старые образцы. Калий часто встречается в горных породах и минералах, что позволяет датировать многие образцы, представляющие геохронологический или археологический интерес.
Аргон , благородный газ, обычно не включается в такие образцы, за исключением тех случаев, когда он образуется на месте в результате радиоактивного распада. Измеренная дата показывает, когда в последний раз объект нагревался выше температуры закрытия , при которой захваченный аргон мог покинуть решетку. K-Ar датирование использовалось для калибровки временной шкалы геомагнитной полярности .
Термолюминесцентное тестирование также позволяет датировать предметы до момента их последнего нагревания. Этот метод основан на том принципе, что все объекты поглощают излучение окружающей среды. Этот процесс освобождает электроны из минералов, которые остаются внутри предмета.
Нагревание предмета до 500 градусов по Цельсию или выше высвобождает захваченные электроны , создавая свет. Этот свет можно измерить, чтобы определить, когда предмет нагревался в последний раз.
Уровни радиации не остаются постоянными с течением времени. Колебания уровней могут исказить результаты — например, если предмет пережил несколько эпох с высоким уровнем радиации, термолюминесценция вернет более старую дату для предмета. Многие факторы также могут испортить образец перед тестированием: воздействие тепла или прямого света может привести к рассеиванию части электронов, в результате чего предмет устареет.
Из-за этих и других факторов точность термолюминесценции составляет не более 15%. Его нельзя использовать для точной датировки сайта самостоятельно. Однако его можно использовать для подтверждения древности предмета.
Датирование по оптически стимулированной люминесценции (OSL) ограничивает время, когда отложения в последний раз подвергались воздействию света. Во время транспортировки отложений воздействие солнечного света «обнуляет» сигнал люминесценции. При захоронении осадок накапливает сигнал люминесценции, поскольку естественное окружающее излучение постепенно ионизирует минеральные зерна.
Тщательный отбор проб в темных условиях позволяет подвергать осадок воздействию искусственного света в лаборатории, который излучает сигнал OSL. Количество высвободившейся люминесценции используется для расчета эквивалентной дозы (De), которую осадок приобрел с момента осаждения, которую можно использовать в сочетании с мощностью дозы (Dr) для расчета возраста.
Дендрохронология или датирование по годичным кольцам — это научный метод датирования, основанный на анализе структуры годичных колец , также известных как годовые кольца . Дендрохронология может датировать время образования годичных колец во многих породах древесины точным календарным годом.
Дендрохронология имеет три основные области применения: палеоэкология , где она используется для определения определенных аспектов прошлой экологии (в первую очередь климата); археология , где он используется для датировки старых зданий и т. д.; и радиоуглеродное датирование , где оно используется для калибровки радиоуглеродного возраста (см. Ниже).
В некоторых регионах мира древесину можно датировать несколькими тысячами или даже многими тысячами лет назад. В настоящее время максимум для полностью закрепленных хронологий составляет немногим более 11 000 лет от настоящего времени. [4]
Аминокислотное датирование — это метод датирования [5] [6] [7] [8] [9], используемый для оценки возраста образца в палеобиологии , археологии , судебной медицине , тафономии , геологии осадочных пород и других областях. Этот метод связывает изменения в молекулах аминокислот со временем, прошедшим с момента их образования. Все биологические ткани содержат аминокислоты . Все аминокислоты, кроме глицина (самого простого) , оптически активны и имеют асимметричный атом углерода . Это означает, что аминокислота может иметь две разные конфигурации: «D» или «L», которые являются зеркальным отображением друг друга.
За некоторыми важными исключениями, живые организмы сохраняют все свои аминокислоты в конфигурации «L». Когда организм умирает, контроль над конфигурацией аминокислот прекращается, и соотношение D и L перемещается от значения, близкого к 0, к равновесному значению, близкому к 1, - процесс, называемый рацемизацией . Таким образом, измерение отношения D к L в образце позволяет оценить, как давно образец умер. [10]
