Fram til 1949, da arkeologer gravde opp forhistoriske bein, steinpunkter, kullrester eller andre gjenstander fra tidlig menneskelig historie, hadde de ingen måte å vite nøyaktig hvor gamle gjenstandene var. Kjemikeren Willard Libby forandret det ved å finne en genial metode for å datere gamle gjenstander basert på de typer karbonatomer som finnes i dem.
Libby og kollegene baserte ideen sin på at levende ting innlemmer ørsmå mengder av en viss isotop av karbon (C-14) fra atmosfæren i strukturen; når de dør, slutter de å legge til ny C-14, og mengden som blir igjen degraderes sakte til et annet element, nitrogen-14. Ved å finne ut at halveringstiden til C-14 (hvor lang tid det tar for halvparten av en gitt mengde C-14 å forfalle til N-14) er 5, 730 år, kunne de kjemisk analysere forholdet mellom C-14 til N-14 inne i et stykke tre eller bein og bestemme hvor lenge den hadde vært død.
Denne teknikken har revolusjonert arkeologi, antropologi og andre felt, slik at vi kan bestemme den absolutte alderen på objekter opp til rundt 60 000 år gamle. Hele tiden har imidlertid presisjonen til denne teknikken begrenset seg av at mengden C-14 i atmosfæren har variert over tid - og det har aldri vært en god registrering av hvor mye den har svingt gjennom årene.
Med dette i bakhodet var et team av forskere fra University of Oxford og andre steder spesielt begeistret da de gravde ut fossiliserte blader og kjerner av sedimentlag under Japans innsjø Suigetsu. Disse prøvene ser kanskje ikke ut så mye, men på grunn av sedimentets unike lagdeling og uberørte tilstand, utgjør funnet en enestående omfattende registrering av atmosfærisk C-14 fra omtrent 11.200 til 52.800 år siden. Prøvene av sediment fra dette ene stedet på jordoverflaten vil med andre ord gjøre vår evne til å datere gamle gjenstander som finnes overalt på planeten betydelig mer presis.
"De nye resultatene gir en viktig forfining av den atmosfæriske radiokarbonrekorden og plasserer radiokarbon-tidsskalaen på et fastere grunnlag, " sa Jesse Smith, redaktør i Science, der funnene ble publisert i en artikkel i dag.
Et mikroskopisk bilde av Suigetsus sedimentlag. (Bilde via Gordon Schlolaut) Et spesifikt sett med prosesser og forhold som oppstår i innsjøen er med på å forklare hvorfor sedimentkjernene og bladprøvene er så verdifulle. Hver vinter dør små lysfargede alger kalt kiselalger og dekker innsjøen. hver sommer er de igjen dekket av et mørkere lag med sediment. Fordi innsjøen er ekstremt stille, har lite oksygen og ikke har blitt forstyrret av isbreer eller geologisk aktivitet noen gang i løpet av de siste 52 800 årene, utgjør disse mikroskopiske lagene en fullstendig, årlig rekord som er bevart i sedimentkjerner.
Fordi blader og andre organiske materialer har blitt fanget mellom lagene, kunne forskerne dessuten bruke mengden C-14 i hvert blad for å konstruere et fullstendig bilde av atmosfærisk C-14 over tid. Tidligere atmosfæriske C-14-poster kom fra marine prøver (som skiller seg fra de som er på land) eller treringer (som bare dateres til litt mer enn 12 000 år siden), så disse kjernene vil forbedre presisjonen for radiokarbondatering for eldre gjenstander. Forskerne “forankret” den nye C-14-posten til tidligere data ved å matche nivåene som ble funnet i de nyere lagene av kjernene, til de som allerede er kjent fra treringene.
"Selv om denne referansen ikke vil resultere i større revisjoner av datoer, for eksempel innen arkeologi, vil det være endringer i detalj som er i størrelsesorden hundrevis av år, " sa arkeologen University of Oxford, Bronk Ramsey, hovedforfatteren til papiret. ”Slike endringer kan være veldig viktige når du prøver å se på menneskers respons på klima, ofte datert av andre metoder, for eksempel gjennom de grønlandske iskjernene. En mer nøyaktig kalibrert tidsskala vil tillate oss å svare på spørsmål innen arkeologi, som vi tidligere ikke har hatt oppløsningen til å ta opp. ”
Forskere mistenkte at forholdene i Lake Suigetsu kunne gi en så viktig C-14-rekord allerede i 1993, men de hadde hatt tekniske vanskeligheter med å trekke ut og analysere intakte kjerner til nå. "Dette er en realisering av en 20 år lang japansk drøm, " sa medforfatter Takeshi Nakagawa fra University of Newcastle upon Tyne i England. Selv om det har tatt litt tid å gjenopprette prøvene, vil de nå hjelpe forskere med å finne ut alderene til mye eldre eksemplarer og gjenstander.
