Wenn Radioaktivität den Rekord gerade stellt

Dieser Artikel stammt aus der Ausgabe 204 der Zeitschrift Indispensables de Sciences et Avenir vom Januar / März 2021.

„“Wir müssen erkennen, dass wir einen Schädel, der auf bestimmte Weise röntgengescannt wurde, nicht mehr datieren können. “ Jean-Jacques Bahen, Professor am Nationalen Naturkundemuseum, fasst ein Problem zusammen, das mit der zunehmenden Rolle von Physik und Genetik in der Paläontologie verbunden ist: Verhindern, dass die Analysen einiger die Analysen anderer stören. Eine weitere Herausforderung bei der Datierung besteht darin, die Stichprobengröße zu reduzieren und gleichzeitig die Unsicherheit zu verringern.

Jean-Jacques Bahen ist spezialisiert auf elektronische Rotationsresonanz (ESR). Das Prinzip ist dasselbe für die thermische Lumineszenz (TL) und die optisch stimulierte Lumineszenz (OSL): „ Natürliche Radioaktivität fängt Elektronen ein Metallische Substanz. Durch Berechnung ihrer Anzahl können wir das Alter bestimmen, das dieser Akkumulation entspricht. „, Er erklärt. Die Metalle wirken dann als Chronometer, dessen Startsignal bestimmt wird: Erhitzen auf mehr als 450 ° C, einige Minuten oder Stunden Sonneneinstrahlung, Freisetzung dieser Elektronen und Zurücksetzen des Zählers auf Null. Auf diese Weise können wir das Datum bestimmen, an dem das Material das letzte Mal erhitzt oder der Sonne ausgesetzt wurde.

Die thermische Leuchtkraft bestimmt die Anzahl der Elektronen, die beim Erhitzen des Metalls eingefangen werden. Unter dem Einfluss von Wärme entweichen die eingeschlossenen Elektronen und emittieren Strahlung proportional zu ihrer Anzahl. Bei OSL werden Elektronen mit Hilfe von Licht abgefeuert.

Kohlenstoff 14 ist keine Zeituhr

Bei einem ESR wird die Probe einem Magnetfeld ausgesetzt, das die eingefangenen Elektronen entsprechend ihrem Gitter, dh ihrer Rotationsbewegung auf sich selbst, lenkt. Unter dem Einfluss von Mikrowellen wird die Rotation umgekehrt und ein Teil der Energie dieser Wellen wird von der Probe proportional zur Anzahl der eingefangenen Elektronen absorbiert. Der Vorteil von ESR ist, dass die Stoppuhr nicht gelöscht wirdBestätigt den Spezialisten. So können wir die Messungen zurückgeben. Auf der anderen Seite ist es ein sehr umständlicher Prozess. Es ist eine halbzerstörerische Methode: Wir vermeiden es, sie an menschlichen Fossilien zu verwenden, und bevorzugen andere gleichaltrige Exemplare in der Nähe. „

Eine andere Technik, die U-Th-Methode, basiert auf der Messung des relativen Gehalts der beiden Abbauprodukte von Uran-238: Uran 234 und Thorium-230.

Im Kern von Stalaktiten oder Stalaktiten wird Uran während der Bildung der Mineralzusammensetzung von Carbonatgesteinen eingeschlossen. Wenn es sich zersetzt, bildet es Thorium, das gemessen werden kann. Andererseits kann in Zähnen oder Knochen Uran – lösliche poröse Materialien – durch das Wasser herausgefiltert werden. Somit können die Verhältnisse von Uran und Thorium verzerrt sein. „Bei menschlichen oder tierischen Fossilien gibt die U / Th-Datierung eine bestimmte Lebensdauer, die wir durch Kombination mit ESR definieren“, Jean-Jacques Bein fährt fort.

Uran-Thorium kann 600.000 Jahre alt sein, was ein ESR-kompatibler Bereich ist. Der thermische Glanz erreicht seinerseits 800.000 Jahre. OSL reicht je nach untersuchtem Mineral von 350.000 auf etwa eine Million Jahre zurück.

Über Datierungsmethoden

Somit nehmen diese Methoden ihren Platz in der Kohlenstoff-14-Datierung ein und ermöglichen es, bis zu fast 55.000 Jahre Überreste von Pflanzen, Tieren und Menschen zu datieren. Diese Technik beruht auf Radiokohlenwasserstoffen, die aus Wechselwirkungen zwischen kosmischer Strahlung und Stickstoff in der Erdatmosphäre resultieren. Bis zu ihrem Tod tauschen Lebewesen Kohlenstoff mit der Umwelt aus. nach dem TodDer Radiokohlenstoffgehalt halbiert sich alle etwa 5.730 Jahre. Wir können diese Menge überprüfen und das Todesdatum in „C14 Jahre“ ermitteln. Sie müssen dann mithilfe der Kalibrierungskurve, die die Geschichte der Radiokohlenstoffproduktion in der Atmosphäre beschreibt, in Kalenderjahre umgerechnet werden. Dies hängt unter anderem von der Sonnenaktivität und der Intensität des Erdmagnetfelds ab und wird aus der Analyse versteinerter Bäume und Sedimente abgeleitet … Diese Kurve wurde gerade aktualisiert. IntCal20 zeigt, dass die Kohlenstoff-14-Uhr über 40.000 Jahre aufgrund der verringerten C14-Produktion langsamer als die Zeit schlug. Umgekehrt war es zwischen -48.000 und -40.000 doppelt so schnell. Es wird also notwendig sein, alle für Jahrzehnte festgelegten Daten neu zu berechnen!

Dies taten Edward Bard und seine Kollegen für Orte, an denen die Überreste von Neandertalern und Sabinen übertragen wurden. Die Lücke zwischen dem letzten bekannten Neandertaler – Saint Césere, Frankreich – und dem ältesten Menschen – Pachu Kiro, Bulgarien – beträgt ungefähr 6.250 „C14 Jahre“. Bei der vorherigen Kalibrierungskurve entspricht dies ungefähr 5.000 Jahren. Die Int-Cal20-Kurve verringert die Lücke auf nur 3.960 Jahre und erhöht die Lebensdauer des letzten bekannten Neandertalers auf über 40.000 Jahre.

Vor der Veröffentlichung des Zeitalters eines Artefakts, eines Überrests oder einer Stätte treffen prähistorische Historiker zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen, um Kontroversen zu vermeiden, wie z H. neanderthalensis Höhlenmalereien von mehreren spanischen und portugiesischen Stätten. Verwenden Sie nach Möglichkeit verschiedene Datierungsmethoden. Dies geschah vor der Ankündigung der überraschenden Entdeckung der ältesten außerhalb Afrikas bekannten Sapiens im Jahr 2018 in Israel dank ihrer etwa 180.000 Jahre alten Mandibeln. Drei Datierungstechniken – und drei Laboratorien – wurden mit dieser Studie assoziiert. Eine Vorsichtsmaßnahme ist erforderlich, um die Echtheit der Ära zu überprüfen, die darauf hinweist, dass sich unsere Vorfahren möglicherweise vor Neandertalern in der Levante niedergelassen haben … und nicht danach!

Isotope und Ernährungsindikatoren

Untersuchen Sie das Verhältnis zwischen verschiedenen Sauerstoffformen (17 und 18) gegen 16) Es liefert Informationen über die Art des Wassers im Gewebe und unterscheidet, was von Pflanzen kommt, von dem, was direkt getrunken wurde. Kohlenstoff (13 gegen 12) Informationen über die Art der Photosynthese beim Verzehr von Pflanzen, wobei die als C3 (Getreide, Bohnen, Obst und Gemüse) bekannten von C4 (tropische Pflanzen wie Mais, Sorghum, Hirse, Zuckerrohr usw.) bekannten unterschieden werden. Schwefelreich (34,8%) gegen 32) Unterzeichnung einer Diät, die reich an Meeresfrüchten (Algen oder Tiere) oder einem Ort zum Leben in der Nähe des Meeres ist … Besser, in Knochenkollagen oder in Zahngewebe, Stickstoffgehalt 15 (gegen 14) Es liefert Informationen über die Position des Organismus in der Nahrungskette und ermöglicht somit die Unterscheidung zwischen fleischfressenden, alles fressenden und pflanzenfressenden Diäten. „ Aber die stickstoffhaltigen organischen Moleküle werden mit der Zeit abgebaut, und wir können nicht zu weit zurückgehenJean-Jacques Hoplin erklärt. Deshalb interessieren wir uns zunehmend für Metallisotope Wie Zink, das an der Mineralstruktur des Zahngewebes haftet. „ Im vergangenen Februar hat ein internationales Team bei der Untersuchung von 72 Fossilien von 22 Tierarten, die in einer Höhle in Laos gefunden wurden (vor 38.400 bis 13.500 Jahren), gezeigt, dass der Zinkgehalt 64 beträgt (gegen 66) Sie nimmt mit dem Fleischkonsum zu. Ebenso wird Zahnstrontium jetzt verwendet, um festzustellen, ob ein Fossil in dem Gebiet gefunden wurde, aus dem ein Individuum stammt, oder ob es aus einem Gebiet stammt, in dem der Boden – und die Pflanzen – weniger reich an diesem Element sind.

Um das genaue Alter der Überreste zu bestimmen, Forscher verwenden häufig verschiedene Arten der Datierung mit unterschiedlichen Methoden. So kann dieser in Israel gefundene Unterkiefer bis vor 180.000 Jahren zurückverfolgt werden und ist damit das Fossil der ältesten außerhalb Afrikas bekannten Sabine. (Israel Hershkovitz et al.)