Wat betekent cal BP?

De wetenschappelijke term "cal BP" is een afkorting voor "gekalibreerde jaren vóór het heden" of "kalenderjaren vóór het heden" en dat is een notatie die aangeeft dat de geciteerde ruwe koolwaterstofdatum is gecorrigeerd met behulp van de huidige methoden.

Radiokoolstofdatering werd uitgevonden in de late jaren 1940, en in de vele decennia daarna hebben archeologen schommelingen in de radiokoolstofcurve ontdekt - omdat is gevonden dat atmosferische koolstof in de loop van de tijd fluctueert. Aanpassingen aan die curve om te corrigeren voor de bewegingen ("schommelingen" is eigenlijk de wetenschappelijke term die door de onderzoekers wordt gebruikt) worden kalibraties genoemd. De aanduidingen cal BP, cal BCE en cal CE (evenals cal BC en cal AD) geven allemaal aan dat de genoemde radiokoolstofdatum is gekalibreerd om rekening te houden met die schommelingen; datums die niet zijn aangepast, worden aangeduid als RCYBP of "radiokoolstofjaren vóór het heden."

Radiokoolstofdatering is een van de bekendste archeologische dateringstools waarover wetenschappers beschikken, en de meeste mensen hebben er in ieder geval van gehoord. Maar er zijn veel misvattingen over hoe radiokoolstof werkt en hoe betrouwbaar een techniek is; dit artikel zal proberen ze op te ruimen.

Hoe werkt radiokoolstof??

Alle levende wezens wisselen het gas Carbon 14 uit (afgekort C₁₄, 14C, en meestal, ¹⁴C) met de omgeving om hen heen wisselen dieren en planten koolstof 14 uit met de atmosfeer, terwijl vissen en koralen koolstof uitwisselen met opgelost ¹⁴C in zee- en meerwater. Gedurende het leven van een dier of plant is de hoeveelheid ¹⁴C is perfect in balans met die van zijn omgeving. Wanneer een organisme sterft, wordt dat evenwicht verbroken. De ¹⁴C in een dood organisme vervalt langzaam met een bekende snelheid: zijn 'halfwaardetijd'.

De halfwaardetijd van een isotoop zoals ¹⁴C is de tijd die nodig is voor de helft om weg te rotten: in ¹⁴C, om de 5.730 jaar is de helft verdwenen. Dus als je de hoeveelheid meet ¹⁴C in een dood organisme kun je erachter komen hoe lang geleden het is gestopt met het uitwisselen van koolstof met zijn atmosfeer. Gezien relatief ongerepte omstandigheden, kan een radiokoolstoflaboratorium de hoeveelheid radiokoolstof tot ongeveer 50.000 jaar geleden nauwkeurig meten in een dood organisme; objecten ouder dan dat bevatten niet genoeg ¹⁴C links om te meten.

Wiggles en boomringen

De groeiringen van een boom die horizontaal op de grond is gesneden, kunnen worden gebruikt om de boom te dateren en houten voorwerpen die ervan zijn gemaakt. Ollikainen / iStock / Getty Images

Er is echter een probleem. Koolstof in de atmosfeer fluctueert, met de sterkte van het magnetisch veld van de aarde en de zonneactiviteit, om maar te zwijgen over wat mensen erin hebben gegooid. Je moet weten hoe het atmosferische koolstofniveau (het 'reservoir' van de radiokoolstof) was ten tijde van de dood van een organisme, om te kunnen berekenen hoeveel tijd er is verstreken sinds het organisme stierf. Wat je nodig hebt is een liniaal, een betrouwbare kaart voor het reservoir: met andere woorden, een organische reeks objecten die het jaarlijkse atmosferische koolstofgehalte bijhouden, een waarop je een datum kunt vastzetten om de datum te meten ¹⁴C-gehalte en dus het basislijnreservoir in een bepaald jaar vaststellen.

Gelukkig hebben we een aantal organische objecten die de koolstof in de atmosfeer jaarlijks registreren - bomen. Bomen handhaven en registreren koolstof 14-evenwicht in hun groeiringen - en sommige van die bomen produceren een zichtbare groeiring voor elk jaar dat ze leven. De studie van dendrochronologie, ook bekend als boomring datering, is gebaseerd op dat feit van de natuur. Hoewel we geen 50.000 jaar oude bomen hebben, hebben we overlappende boomring sets die (tot nu toe) dateren tot 12.594 jaar. Met andere woorden, we hebben een vrij solide manier om ruwe koolwaterstofdatums te kalibreren voor de meest recente 12.594 jaar van het verleden van onze planeet.

Maar daarvoor zijn alleen fragmentarische gegevens beschikbaar, waardoor het erg moeilijk is om iets ouder dan 13.000 jaar definitief te dateren. Betrouwbare schattingen zijn mogelijk, maar met grote +/- factoren.

Het zoeken naar kalibraties

Zoals je je misschien kunt voorstellen, proberen wetenschappers de afgelopen vijftig jaar organische objecten te ontdekken die veilig en gestaag kunnen worden gedateerd. Andere organische datasets die zijn bekeken, omvatten varves, lagen van sedimentair gesteente die jaarlijks werden vastgelegd en organische materialen bevatten; diepe oceaan koralen, speleothems (grotafzettingen) en vulkanische tephras; maar er zijn problemen met elk van deze methoden. Grotafzettingen en varven hebben het potentieel om oude bodemkoolstof op te nemen en er zijn tot nu toe onopgeloste problemen met fluctuerende hoeveelheden ¹⁴C in zeestromingen.

Een coalitie van onderzoekers onder leiding van Paula J. Reimer van het CHRONO Centre for Climate, the Environment and Chronology, School of Geography, Archaeology and Paleoecology, Queen's University Belfast en publiceren in het tijdschrift Radiokoolstofdatering, heeft de afgelopen decennia aan dit probleem gewerkt en een softwareprogramma ontwikkeld dat een steeds grotere dataset gebruikt om datums te kalibreren. De nieuwste is IntCal13, die gegevens van boomringen, ijskernen, tephra, koralen, speleothems combineert en meest recent, gegevens van de sedimenten in Lake Suigetsu, Japan, om te komen met een aanzienlijk verbeterde kalibratieset voor ¹⁴C dateert tussen 12.000 en 50.000 jaar geleden.

Lake Suigetsu, Japan

In 2012 zou een meer in Japan het potentieel hebben om radiokoolstofdatering verder te verfijnen. Lake Suigetsu's jaarlijks gevormde sedimenten bevatten gedetailleerde informatie over milieuveranderingen in de afgelopen 50.000 jaar, waarvan radiokoolstofspecialist PJ Reimer zegt dat ze zo goed zijn als, en misschien beter dan, de Groenlandse ijskernen.

Onderzoekers Bronk-Ramsay et al. meldde 808 AMS-datums op basis van sedimentvariaties gemeten door drie verschillende radiokoolstoflaboratoria. De datums en bijbehorende omgevingsveranderingen beloven directe correlaties te maken tussen andere belangrijke klimaatrecords, waardoor onderzoekers zoals Reimer radiokoolstofdata fijn kunnen kalibreren tussen 12.500 tot de praktische limiet van de c14-datering van 52.800.

Antwoorden en meer vragen

Er zijn veel vragen die archeologen graag zouden willen beantwoorden die vallen in de periode van 12.000-50.000 jaar. Onder hen zijn:

• Wanneer zijn onze oudste huiselijke relaties tot stand gekomen (honden en rijst)?
• Wanneer stierven de Neanderthalers?
• Wanneer zijn mensen in Amerika aangekomen?
• Het belangrijkste is voor de onderzoekers van vandaag de mogelijkheid om de effecten van eerdere klimaatverandering nauwkeuriger te bestuderen.

Reimer en collega's wijzen erop dat dit alleen de nieuwste kalibratiesets zijn en dat verdere verfijningen te verwachten zijn. Ze hebben bijvoorbeeld bewijs ontdekt dat tijdens de jongere Dryas (12.550-12.900 cal BP) er een stillegging of op zijn minst een sterke vermindering van de Noord-Atlantische diepwaterformatie was, wat zeker een weerspiegeling was van de klimaatverandering; ze moesten gegevens voor die periode weggooien uit de Noord-Atlantische Oceaan en een andere gegevensset gebruiken.

Geselecteerde bronnen

• Adolphi, Florian, et al. "Radiokoolstofkalibratie-onzekerheden tijdens de laatste deglaciatie: inzichten uit nieuwe drijvende boomring-chronologieën." Quaternary Science beoordelingen 170 (2017): 98-108. 
• Albert, Paul G., et al. "Geochemische karakterisering van het late quaternaire wijdverbreide Japanse Tephrostratigrafische markeringen en correlaties met het Lake Suigetsu Sedimentary Archive (SG06 Core)." Kwartaire geochronologie 52 (2019): 103-31.
• Bronk Ramsey, Christopher, et al. "Een compleet terrestrische radiokoolstofrecord voor 11,2 tot 52,8 Kyr B.P." Wetenschap 338 (2012): 370-74. 
• Currie, Lloyd A. "De opmerkelijke metrologische geschiedenis van radiokoolstofdatering [II]." Journal of Research van het National Institute of Standards and Technology 109.2 (2004): 185-217. 
• Dee, Michael W. en Benjamin J. S. Pope. "Verankering van historische sequenties met behulp van een nieuwe bron van astro-chronologische tie-points." Proceedings van de Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 472.2192 (2016): 20160263. 
• Michczynska, Danuta J., et al. "Verschillende voorbehandelingsmethoden voor 14c-datering van jongere Dryas en Allerød grenenhout (" Kwartaire geochronologie 48 (2018): 38-44. Afdrukken.Pinus sylvestris L.).
• Reimer, Paula J. "Atmosferische wetenschap. Verfijning van de tijdschaal voor radiokoolstof." Wetenschap 338.6105 (2012): 337-38. 
• Reimer, Paula J., et al. "Intcal13 en Marine13 Radiokoolstofkalibratiecurven 0-50.000 jaar Cal BP." Radiokoolstofdatering 55.4 (2013): 1869-87.