Абсолютное датирование — это процесс определения возраста по указанной хронологии в археологии и геологии . Некоторые ученые предпочитают термины хронометрическое или календарное датирование , поскольку использование слова «абсолютное» подразумевает необоснованную уверенность в точности. [1] [2] Абсолютное датирование обеспечивает числовой возраст или диапазон, в отличие от относительного датирования , которое располагает события в порядке без какого-либо измерения возраста между событиями.
В археологии абсолютное датирование обычно основывается на физических, химических и жизненных свойствах материалов артефактов, зданий или других предметов, которые были изменены людьми и историческими ассоциациями с материалами с известными датами (такими как монеты и исторические записи ). Например, на монетах, найденных при раскопках, может быть написана дата их производства, или могут быть письменные записи, описывающие монету и время ее использования, что позволяет связать место с определенным календарным годом. Методы абсолютного датирования включают радиоуглеродное датирование древесины или костей, датирование по калию-аргону и методы датирования с захваченным зарядом, такие как термолюминесцентное датирование глазурованной керамики. [3]
В исторической геологии основные методы абсолютного датирования включают использование радиоактивного распада элементов, содержащихся 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 древнейших пород на Земле.
Радиометрическое датирование основано на известной и постоянной скорости распада радиоактивных изотопов в их радиогенные дочерние изотопы . Конкретные изотопы подходят для различных применений из-за типов атомов, присутствующих в минерале или другом материале, и его приблизительного возраста. Например, методы, основанные на изотопах с периодами 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 распавшихся дочерних изотопов будут слишком малы для измерения в пределах погрешности приборов.
Одним из наиболее широко используемых и известных методов абсолютного датирования является датирование по углероду-14 (или радиоуглеродное датирование ), которое используется для датирования органических останков. Это радиометрический метод, поскольку он основан на радиоактивном распаде. Космическое излучение, попадающее в атмосферу Земли, производит углерод-14, а растения поглощают углерод-14, фиксируя углекислый газ. Углерод-14 перемещается вверх по пищевой цепи, когда животные поедают растения, а хищники — других животных. Со смертью поглощение углерода-14 прекращается.
Для распада половины углерода-14 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 уровень 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 только до 60 000 лет. Метод часто не может точно определить дату археологического объекта лучше, чем исторические записи, но он очень эффективен для точных датировок, если откалиброван другими методами датирования, такими как датирование по древесным кольцам .
Еще одна проблема с датированием по углероду-14 археологических памятников известна как проблема «старой древесины». Возможно, особенно в сухом пустынном климате, что органические материалы, такие как мертвые деревья, остаются в своем естественном состоянии в течение сотен лет, прежде чем люди используют их в качестве дров или строительных материалов, после чего они становятся частью археологических записей. Таким образом, датирование конкретного дерева не обязательно указывает, когда горел огонь или была построена конструкция.
По этой причине многие археологи предпочитают использовать образцы из короткоживущих растений для радиоуглеродного датирования. Развитие датирования с помощью ускорительной масс-спектрометрии (AMS), позволяющей получить дату из очень маленького образца, было очень полезным в этом отношении.
Для более ранних периодов доступны и другие радиометрические методы датирования. Одним из наиболее широко используемых является датирование по калию и аргону (датирование K–Ar). Калий-40 — это радиоактивный изотоп калия, который распадается 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 распространен в горных породах и минералах, что позволяет датировать многие образцы, представляющие геохронологический или археологический интерес.
Аргон , благородный газ, обычно не входит в состав таких образцов, за исключением случаев, когда он производится in situ посредством радиоактивного распада. Измеренная дата показывает последний раз, когда объект нагревался выше температуры закрытия , при которой захваченный аргон может покинуть решетку. Для калибровки шкалы времени геомагнитной полярности использовалось датирование по методу K–Ar .
Термолюминесцентное тестирование также датирует предметы по времени их последнего нагревания. Этот метод основан на принципе, что все предметы поглощают излучение из окружающей среды. Этот процесс освобождает электроны в минералах, которые остаются захваченными внутри предмета.
Нагревание предмета до 500 градусов Цельсия или выше высвобождает захваченные электроны , производя свет. Этот свет можно измерить, чтобы определить, когда предмет в последний раз нагревался.
Уровень радиации не остается постоянным с течением времени. Колебания уровня могут исказить результаты — например, если предмет прошел через несколько эпох высокой радиации, термолюминесценция вернет более старую дату для предмета. Многие факторы могут испортить образец перед тестированием, а также воздействие на образец тепла или прямого света может привести к рассеиванию части электронов, в результате чего предмет будет датироваться более молодым.
Из-за этих и других факторов точность термолюминесценции составляет максимум 15%. Она не может быть использована для точной датировки места сама по себе. Однако ее можно использовать для подтверждения древности предмета.
Оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ) датирует время, когда осадок в последний раз подвергался воздействию света. Во время перемещения осадка воздействие солнечного света «обнуляет» сигнал люминесценции. После захоронения осадок накапливает сигнал люминесценции, поскольку естественное окружающее излучение постепенно ионизирует минеральные зерна.
Тщательный отбор проб в темноте позволяет подвергнуть осадок воздействию искусственного света в лаборатории, который высвобождает сигнал ОСЛ. Количество высвобождаемой 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 моделей годичных колец деревьев , также известных как годичные кольца . Дендрохронология может датировать время формирования годичных колец у многих видов древесины с точностью до календарного года.
Дендрохронология имеет три основные области применения: палеоэкология , где она используется для определения определенных аспектов экологии прошлого (в первую очередь климата); археология , где она используется для датирования старых зданий и т. д.; и радиоуглеродное датирование , где она используется для калибровки радиоуглеродного возраста (см. ниже).
В некоторых регионах мира можно датировать древесину на несколько тысяч лет или даже на много тысяч лет. В настоящее время максимум для полностью закрепленных хронологий составляет чуть 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 , осадочной геологии и других областях. Этот метод связывает изменения в молекулах аминокислот со временем, прошедшим с момента их образования. Все биологические ткани содержат аминокислоты . Все аминокислоты, за исключением глицина (самой простой), оптически активны , имея асимметричный атом углерода . Это означает, что аминокислота может иметь две различные конфигурации: «D» или «L», которые являются зеркальными отражениями друг друга.
За несколькими важными исключениями, живые организмы сохраняют все свои аминокислоты в конфигурации «L». Когда организм умирает, контроль над конфигурацией аминокислот прекращается, и отношение D к 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 умер образец. [10]
