Tot 1949, toen archeologen prehistorische botten, steenpunten, houtskoolresten of andere artefacten uit de vroege menselijke geschiedenis opgraven, wisten ze niet precies hoe oud deze objecten waren. Chemicus Willard Libby heeft dat veranderd door een ingenieuze methode te bedenken voor het dateren van oude objecten op basis van de soorten koolstofatomen die erin zitten.
Libby en zijn collega's baseerden hun idee op het feit dat levende wezens kleine hoeveelheden van een bepaalde isotoop van koolstof (C-14) uit de atmosfeer in hun structuur opnemen; wanneer ze sterven, stoppen ze met het toevoegen van nieuwe C-14, en de hoeveelheid die erin achterblijft, wordt langzaam afgebroken tot een ander element, stikstof-14. Door erachter te komen dat de halfwaardetijd van C-14 (de hoeveelheid tijd die het duurt voor de helft van een gegeven hoeveelheid C-14 om in N-14 te vervallen) 5, 730 jaar is, konden ze de verhouding van C-14 chemisch analyseren tot N-14 in een stuk hout of bot en bepaal hoe lang het al dood was.
Deze techniek heeft een revolutie teweeggebracht in de archeologie, antropologie en andere gebieden, waardoor we de absolute leeftijd van objecten tot ongeveer 60.000 jaar oud kunnen bepalen. Al die tijd is de precisie van deze techniek echter beperkt door het feit dat de hoeveelheid C-14 in de atmosfeer in de loop van de tijd is gevarieerd - en er is nooit een geweldig record geweest van hoeveel het in de loop van de jaren is fluctueerde.
Met dit in gedachten was een team van wetenschappers van de Universiteit van Oxford en elders bijzonder enthousiast toen ze gefossiliseerde bladeren en kernen van sedimentlagen uitgraven onder het Japanse Suigetsu-meer. Deze monsters zien er misschien niet zo veel uit, maar vanwege de unieke gelaagdheid en ongerepte staat van het sediment vormt de vondst een ongekend uitgebreid record van atmosferische C-14 van ongeveer 11.200 tot 52.800 jaar geleden. Met andere woorden, sedimenten van deze ene locatie op het aardoppervlak zullen met andere woorden ons vermogen om oude artefacten te vinden die overal op de planeet zijn gevonden, aanzienlijk nauwkeuriger maken.
"De nieuwe resultaten bieden een belangrijke verfijning van het atmosferische radiokoolstofrecord en plaatsen het tijdschema voor radiokoolstof op een stevigere basis, " zei Jesse Smith, een redacteur bij Science, waar de bevindingen vandaag in een paper werden gepubliceerd.
Een microscopisch beeld van de sedimentlagen van het Suigetsu-meer. (Afbeelding via Gordon Schlolaut) Een specifieke reeks processen en omstandigheden die zich in het meer voordoen, helpen verklaren waarom de sedimentkernen en bladmonsters zo waardevol zijn. Elke winter sterven kleine lichtgekleurde algen genaamd diatomeeën en bedekken de bodem van het meer; elke zomer worden ze op hun beurt bedekt met een donkerdere laag sediment. Omdat het meer extreem stil is, zuurstofarm is en niet is gestoord door gletsjers of geologische activiteit in de afgelopen 52.800 jaar, vormen deze microscopische lagen een volledig, jaarlijks record bewaard in sedimentkernen.
Omdat bladeren en andere organische materialen tussen de lagen zijn opgesloten, konden de wetenschappers bovendien de hoeveelheid C-14 in elk blad gebruiken om een volledig beeld van de atmosferische C-14 in de tijd te maken. Vroeger waren atmosferische C-14-records afkomstig van zeemonsters (die verschillen van die op het land) of boomringen (die slechts iets meer dan 12.000 jaar geleden dateerden), dus deze kernen zullen de precisie van datering met radiokoolstof voor oudere objecten aanzienlijk verbeteren. De onderzoekers 'verankerden' het nieuwe C-14-record met eerdere gegevens door de niveaus in de recentere lagen van de kernen af te stemmen op die welke al bekend zijn uit de boomringen.
"Hoewel dit record niet zal leiden tot ingrijpende herzieningen van data, bijvoorbeeld in de archeologie, zullen er veranderingen in detail zijn die in de orde van honderden jaren liggen", zei archeoloog Bronk Ramsey van de University of Oxford, de hoofdauteur van het artikel. “Dergelijke veranderingen kunnen erg belangrijk zijn als je probeert te kijken naar menselijke reacties op het klimaat, vaak gedateerd door andere methoden, bijvoorbeeld via de Groenlandse ijskernen. Dankzij een nauwkeurigere, gekalibreerde tijdschaal kunnen we vragen in de archeologie beantwoorden, waarvoor we voorheen niet de oplossing hadden. ”
Onderzoekers vermoedden dat de omstandigheden in Lake Suigetsu al in 1993 zo'n cruciaal C-14-record konden opleveren, maar tot nu toe hadden ze technische problemen ondervonden bij het extraheren en analyseren van intacte kernen. "Dit is een realisatie van een 20-jarige Japanse droom, " zei co-auteur Takeshi Nakagawa van de Universiteit van Newcastle upon Tyne in Engeland. Hoewel het enige tijd heeft geduurd om de monsters met succes te herstellen, zullen ze nu onderzoekers helpen om de leeftijden van veel oudere exemplaren en artefacten te achterhalen.
