Arkeologiset löydöt ovat auttaneet tutkijoita täyttämään tarinan ihmisen evoluutiosta ja muuttoliikkeestä. Olennainen tieto tässä tutkimuksessa on fossiilien ja esineiden ikä. Kuinka tutkijat määrittävät ikänsä? Tässä on lisätietoja muutamasta menetelmästä, jota on käytetty päivämääräisiin objekteihin, joista on keskusteltu "Suuren ihmisen muuttoliikkeen" yhteydessä ( Smithsonian, heinäkuu 2008):
Asiaan liittyvä sisältö
- Suuri ihmisten muuttoliike
Coprolites, Paisley 5 Mile Point luolat, Oregon
Ikä: ~ 14 300 vuotta vanha
Menetelmä: radiokarbonaatit
Oregonin luolasta arkeologit löysivät luita, kasvinjäännöksiä ja koproliteja - kivettyneitä ulosteita. Koprolriiteihin jäljellä oleva DNA osoitti heidän ihmisen alkuperän, mutta ei ikää. Tätä varten tutkijat tutkivat muinaisen lannan hiiltä.
Määritelmän mukaan tietyn elementin jokaisella atomilla on tietty määrä protoneja ytimessä. Elementtihiilellä on esimerkiksi kuusi protonia. Mutta neutronien lukumäärä ytimessä voi vaihdella. Nämä elementin eri muodot, joita kutsutaan isotoopeiksi, ovat luonnostaan stabiileja tai epävakaita. Jälkimmäisiä kutsutaan radioaktiivisiksi isotoopeiksi, ja ajan myötä ne hajoavat, jolloin hiukkaset (neutronit tai protonit) ja energia (säteily) vapautuvat ja muuttuvat siten toiseksi isotoopiksi tai alkuaineeksi. He tekevät tämän vakiona, jota kutsutaan isotoopin "puoliintumisaikaksi".
Suurin osa hiilestä tulee hiili-12: n (kuusi protonia, kuusi neutronia) tai hiili-13: n vakiomuodoissa, mutta erittäin pieni määrä (noin 0, 0000000001%) esiintyy radioaktiivisena hiili-14: na (kuusi protonia, kahdeksan neutronia). Elävät kasvit ja eläimet ottavat hiili-14: n yhdessä muiden hiili-isotooppien kanssa, mutta kun ne kuolevat ja niiden aineenvaihduntatoiminnot lakkaavat, ne lopettavat imeytymästä hiiltä. Ajan myötä hiili-14 hajoaa typpeksi-14; puolet tekee niin noin 5730 vuoden kuluttua (tämä on isotoopin puoliintumisaika). Noin 60 000 vuoden kuluttua kaikki hiili-14 poistuu.
Mikä tahansa, joka oli osa elävää esinettä, kuten puuhiili, puu, luu, siitepöly tai Oregonista löytyneet koprolitit, voidaan lähettää laboratorioon, jossa tutkijat mittaavat kuinka paljon hiili-14 on jäljellä. Koska he tietävät, kuinka paljon ilmakehässä olisi ollut ja siksi kuinka paljon joku olisi absorboinut elossa, he voivat laskea, kuinka kauan on kulunut kuolemasta tai laskeutumisesta. Koproliitit olivat keskimäärin noin 14 300 vuotta vanhoja ja ovat joitain vanhimmista ihmisjäännöksistä Amerikassa.
Hominid-kalloja, Herto, Etiopia
Ikä: ~ 154 000 - 160 000 vuotta vanha
Menetelmä: argon-argon-treffit
Etiopiassa vuonna 1997 kaivanut tutkijaryhmä löysi kivityökaluja, useiden eläinlajien fossiilisia jäänteitä, mukaan lukien virtahevoset, ja kolme hominidikalloa. Kuinka vanhat he olivat? Orgaaniset jäännökset olivat liian vanhoja hiili-14-seuraamiseksi, joten joukkue siirtyi toiseen menetelmään.
Radiohiilivety toimii hyvin joillekin arkeologisille löytöille, mutta sillä on rajoituksia: sitä voidaan käyttää tähän mennessä vain alle 60 000 vuotta vanhoihin orgaanisiin aineisiin. On kuitenkin muitakin radioaktiivisia isotooppeja, joita voidaan käyttää tähän mennessä epäorgaanisiin materiaaleihin (kuten kiviin) ja vanhempiin materiaaleihin (jopa miljardeja vuosia vanhoja).
Yksi näistä radioisotoopeista on kalium-40, jota esiintyy vulkaanisessa kalliossa. Tulivuoren kallion jäähtymisen jälkeen sen kalium-40 hajoaa argon-40: ksi, jonka puoliintumisaika on 1, 25 miljardia vuotta. On mahdollista mitata kalium-40: n ja argon-40: n välinen suhde ja arvioida kiven ikä, mutta tämä menetelmä on epätarkka. Tutkijat kuitenkin havaitsivat 1960-luvulla, että he voisivat säteilyttää kallionäytteen neutroneilla ja muuntaa siten kalium-40 argon-39: ksi, isotoopiksi, jota ei normaalisti ole luonnossa ja jota on helpompi mitata. Vaikka prosessi on monimutkaisempi, se tuottaa tarkempia päivämääriä. Esimerkiksi Berkeleyn Kalifornian yliopiston tutkijat pystyivät lähettämään näytteitä Vesuviuksen tulivuoren purkauksen 79 jKr: n seitsemän vuoden kuluessa tapahtumasta.
Koska Hertoon löydettyjä hominidiakalloja ja muita esineitä ei voitu suoraan päivämäärään mennessä - orgaaninen aine oli jo kauan sitten fossiilisoitu - tutkijat sen sijaan suorittivat analyysinsä tulivuoren kalliolle, joka oli upotettu hiekkakivelle fossiilien lähellä. Kivi oli noin 154 000 - 160 000 vuotta vanha, joten kalloista vanhin Homo sapiens -jäännös on vielä löydettävissä.
Kaiverretut okkerikivet, Blombos-luola, Etelä-Afrikka
Ikä: ~ 77 000 vuotta vanha
Menetelmä: termoluminesenssi
Etelä-Afrikassa sijaitsevan merenrantaluolin louhinnan yhteydessä paljastettiin kaksi selvästi ihmisen tekemää esinettä - ristikkäin kuvioituja okkerikiviä. Kivet eikä kallio, johon ne haudattiin, eivät kuitenkaan olleet vulkaanista alkuperää, joten tutkijat valitsivat iän määrittämiseksi toisen menetelmän: termoluminesenssin.
Kuten argon-argon-ajankohdassa, termoluminesenssikello alkaa myös viimeisellä kerralla, jolloin kivi lämmitettiin korkeaan lämpötilaan. Äärimmäinen lämpö eliminoi tietyissä kiteissä - kuten kvartsi- ja maasälpässä - varastoituneet elektronit kallion sisällä. Ajan myötä kiteet vangitsevat elektroneja, joita tuottaa pieniä määriä ympäristöstä löytyviä radioaktiivisia atomeja. Kuumentamalla kallio uudelleen, tutkijat voivat vapauttaa varastoituneen energian, joka vapautuu valona ja jota kutsutaan "termoluminesenssiksi". Valon voimakkuus ilmaisee kuinka kauan on kulunut siitä, kun kallio on viimeksi kuumennettu.
Kuten Herto-kalloja, Blombosin luolasta veistettyjen okkerikivien ikää ei voitu suoraan määrittää. Kuitenkin samassa kivikerroksessa kuin okooreita olivat palaneen kivin palasia, jotka olivat todennäköisesti saman ikäisiä kuin okkerit ja jotka olivat ihanteellisia termoluminesenssivierailulle. Paljastettu kivi oli paljastunut noin 77 000 vuotta vanhasta, mikä teki okkarista joitain vanhimmista löydettävistä abstraktin mallin kappaleista.
