Bis 1949, als Archäologen prähistorische Knochen, Steinspitzen, Holzkohlenreste oder andere Artefakte aus der frühen Menschheitsgeschichte ausgegraben hatten, konnten sie nicht genau wissen, wie alt diese Objekte waren. Der Chemiker Willard Libby änderte dies und entwickelte eine ausgeklügelte Methode zur Datierung antiker Objekte auf der Grundlage der darin enthaltenen Arten von Kohlenstoffatomen.
Libby und seine Kollegen begründeten ihre Idee damit, dass Lebewesen winzige Mengen eines bestimmten Kohlenstoffisotops (C-14) aus der Atmosphäre in ihre Struktur einbauen; Wenn sie sterben, hören sie auf, neues C-14 zuzusetzen, und die darin verbleibende Menge wird langsam zu einem anderen Element, Stickstoff-14, abgebaut. Indem sie herausfinden, dass die Halbwertszeit von C-14 (die Zeit, die die Hälfte einer gegebenen Menge von C-14 benötigt, um in N-14 zu zerfallen) 5.730 Jahre beträgt, könnten sie das Verhältnis von C-14 chemisch analysieren bis N-14 in einem Stück Holz oder Knochen und bestimmen, wie lange es tot war.
Diese Technik hat die Archäologie, die Anthropologie und andere Gebiete revolutioniert und es uns ermöglicht, das absolute Alter von Objekten zu bestimmen, die bis zu 60.000 Jahre alt sind. Die Präzision dieser Technik wurde jedoch durch die Tatsache eingeschränkt, dass sich die Menge an C-14 in der Atmosphäre im Laufe der Zeit verändert hat - und es gab nie eine großartige Aufzeichnung darüber, wie stark sie sich im Laufe der Jahre verändert hat.
Vor diesem Hintergrund war ein Team von Wissenschaftlern der Universität Oxford und anderer Länder besonders aufgeregt, als sie versteinerte Blätter und Kerne von Sedimentschichten unter dem japanischen Suigetsu-See aushoben. Diese Proben sehen vielleicht nicht nach viel aus, aber aufgrund der einzigartigen Schichtung und des makellosen Zustands des Sediments stellt der Fund eine beispiellose umfassende Aufzeichnung von atmosphärischem C-14 vor etwa 11.200 bis 52.800 Jahren dar. Mit anderen Worten, die Sedimentproben von diesem einen Ort auf der Erdoberfläche werden unsere Fähigkeit, uralte Artefakte, die überall auf dem Planeten gefunden wurden, zu datieren, erheblich präziser machen.
"Die neuen Ergebnisse bieten eine wichtige Verbesserung der atmosphärischen Radiokohlenstoffbilanz und stellen die Radiokohlenstoff-Zeitskala auf ein festeres Fundament", sagte Jesse Smith, Redakteur bei Science, wo die Ergebnisse heute in einer Veröffentlichung veröffentlicht wurden.
Ein mikroskopisches Bild der Sedimentschichten des Suigetsu-Sees. (Bild über Gordon Schlolaut) Eine Reihe spezifischer Prozesse und Bedingungen im See erklären, warum die Sedimentkerne und Blattproben so wertvoll sind. In jedem Winter sterben kleine, helle Algen, sogenannte Kieselalgen, und bedecken den Seeboden. Sie werden im Sommer von einer dunkleren Sedimentschicht bedeckt. Da der See extrem ruhig ist, wenig Sauerstoff enthält und in den letzten 52.800 Jahren weder durch Gletscher noch durch geologische Aktivitäten gestört wurde, bilden diese mikroskopischen Schichten eine vollständige, jährliche Aufzeichnung, die in Sedimentkernen aufbewahrt wird.
Da Blätter und andere organische Materialien zwischen den Schichten eingeschlossen waren, konnten die Wissenschaftler die Menge an C-14 in jedem Blatt verwenden, um ein vollständiges Bild des atmosphärischen C-14 über die Zeit zu erstellen. Zuvor wurden atmosphärische C-14-Aufzeichnungen von Meeresproben (die sich von denen an Land unterscheiden) oder Baumringen (die erst vor etwas mehr als 12.000 Jahren datiert wurden) erstellt, sodass diese Kerne die Präzision der Radiokohlenstoffdatierung für ältere Objekte erheblich verbessern. Die Forscher "verankerten" den neuen C-14-Datensatz mit früheren Daten, indem sie die in den neueren Schichten der Kerne gefundenen Werte mit den bereits aus den Baumringen bekannten Werten abgleichen.
"Obwohl diese Aufzeichnung nicht zu größeren Überarbeitungen von Daten, zum Beispiel in der Archäologie, führen wird, wird es Detailänderungen geben, die in der Größenordnung von Hunderten von Jahren liegen", sagte Bronk Ramsey, der Hauptautor der Zeitung an der Universität Oxford. „Solche Änderungen können sehr bedeutsam sein, wenn Sie versuchen, die menschlichen Reaktionen auf das Klima zu untersuchen, die häufig mit anderen Methoden datiert werden, beispielsweise durch die grönländischen Eiskerne. Mit einer genaueren kalibrierten Zeitskala können wir Fragen in der Archäologie beantworten, für die wir bisher keine Lösung hatten. “
Die Forscher vermuteten, dass die Bedingungen im Suigetsu-See bereits 1993 einen so entscheidenden C-14-Wert ergaben, waren jedoch bisher auf technische Schwierigkeiten bei der Gewinnung und Analyse intakter Kerne gestoßen. "Dies ist eine Verwirklichung eines 20-jährigen japanischen Traums", sagte Mitautor Takeshi Nakagawa von der Universität Newcastle upon Tyne in England. Obwohl die erfolgreiche Gewinnung der Proben einige Zeit in Anspruch genommen hat, werden sie den Forschern nun helfen, das Alter von viel älteren Exemplaren und Artefakten herauszufinden.
