放射性炭素年代測定の信頼性
最初で最も有名な考古学的な年代測定法はどのように機能しますか?
ジェームズ・キング・ホルムズ/科学写真ライブラリ/ゲッティイメージズ
放射性炭素年代測定は、最もよく知られているものの 1 つです。 考古学的年代測定法 科学者が利用でき、一般大衆の多くの人々は少なくともそれを聞いたことがあります。しかし、放射性炭素がどのように機能し、その技術がどれほど信頼できるかについては、多くの誤解があります。
放射性炭素年代測定法は、1950 年代にアメリカの化学者ウィラード F. リビーとシカゴ大学の数人の学生によって発明されました。1960 年に、彼はこの発明でノーベル化学賞を受賞しました。これは、これまでに発明された最初の絶対的な科学的方法でした。つまり、この技術は、研究者が有機物がどのくらい前に死んだか、それが死んだかどうかを決定できるようにした最初の方法でした。 環境 か否か。オブジェクトに日付スタンプを付けるのは恥ずかしがり屋ですが、これは今でも考案された年代測定技術の中で最高かつ最も正確です.
放射性炭素はどのように機能しますか?
すべての生物はガスを交換します カーボン 14 (C14) 周囲の大気と — 動物や植物は炭素 14 を大気と交換し、魚やサンゴは水中に溶解した C14 と炭素を交換します。動物や植物の生涯を通じて、C14 の量は周囲の量と完全にバランスしています。生物が死ぬと、その均衡は崩れます。死んだ有機体の C14 は、既知の速度でゆっくりと崩壊します: その「半減期」。
の半減期 アイソトープ C14 は、その半分が崩壊するのにかかる時間です。C14 では、5,730 年ごとに半分が失われます。したがって、死んだ生物の C14 の量を測定すると、大気との炭素の交換を停止したのはどれくらい前かを知ることができます。比較的手付かずの環境であれば、放射性炭素研究所は 50,000 年前の死んだ生物の放射性炭素の量を正確に測定できます。その後、測定するのに十分な C14 が残っていません。
年輪と放射性炭素
ただし、問題があります。大気中の炭素は 地球の磁場 そして太陽活動。生物が死亡してからの経過時間を計算するには、生物が死亡したときの大気中の炭素レベル (放射性炭素の「貯留層」) がどのようなものであったかを知る必要があります。必要なのは定規、貯水池への信頼できる地図です。つまり、日付を確実に固定し、その C14 含有量を測定して、特定の年のベースライン貯水池を確立できる有機的なオブジェクトのセットです。
幸いなことに、大気中の炭素を毎年追跡する有機物があります。 年輪 .木は年輪の中で炭素 14 の平衡を維持し、木は生きている年ごとに年輪を作ります。樹齢 50,000 年の樹木はありませんが、12,594 年にさかのぼる重複する年輪セットがあります。つまり、言い換えれば、地球の過去 12,594 年間の未処理の放射性炭素年代を調整するためのかなり確実な方法があります。
しかし、それ以前は断片的なデータしか入手できず、13,000 年よりも古いものの年代を確定することは非常に困難です。信頼できる見積もりは可能ですが、大きな +/- 要因があります。
キャリブレーションの検索
ご想像のとおり、科学者たちは、リビーの発見以来、確実に年代を特定できる他の有機物を発見しようと試みてきました。調査された他の有機データセットには、年縞 (毎年敷設され、有機物、深海サンゴ、 鍾乳石 （洞窟堆積物）、および火山テフラ。しかし、これらの方法にはそれぞれ問題があります。洞窟の堆積物と年縞には、古い土壌炭素が含まれている可能性があり、C14 の変動量に関する未解決の問題があります。 海のサンゴ .
1990 年代に始まった、米国のポーラ J. ライマー率いる研究者連合。 CHRONO Center for Climate, Environment and Chronology 、クイーンズ大学ベルファストで、彼らが最初に CALIB と呼んだ大規模なデータセットとキャリブレーション ツールの構築を開始しました。その時以来、現在 IntCal に名前が変更されている CALIB は、数回改良されてきました。 IntCal は、年輪、氷床コア、テフラ、サンゴ、および鍾乳石からのデータを組み合わせて補強し、12,000 ～ 50,000 年前の c14 年代の大幅に改善されたキャリブレーション セットを作成します。最新の曲線は、 第21回国際放射性炭素会議 2012 年 7 月。
Lake Suigetsu, Japan
過去数年以内に、放射性炭素曲線をさらに精緻化するための新しい潜在的なソースは、日本の水月湖です。水月湖の毎年形成される堆積物には、過去 5 万年間の環境変化に関する詳細な情報が含まれています。 グリーンランド氷床 .
研究者 Bronk-Ramsay 等。 3 つの異なる放射性炭素研究所によって測定された堆積年縞に基づく 808 AMS の日付を報告します。日付とそれに対応する環境変化は、他の重要な気候記録と直接的な相関関係を築くことを約束し、Reimer などの研究者が 12,500 から 52,800 の c14 年代測定の実用限界までの間で放射性炭素年代を細かく調整できるようにします。
定数と制限
Reimer と同僚は、IntCal13 は最新のキャリブレーション セットにすぎず、さらなる改良が期待されると指摘しています。たとえば、IntCal09 のキャリブレーションでは、ヤンガー ドライアス (12,550 ～ 12,900 cal BP) の間に、北大西洋深層水の形成が停止または少なくとも急激に減少したという証拠を発見しました。これは確かに気候変動の反映でした。その期間のデータを北大西洋から捨てて、別のデータセットを使用する必要がありました。これにより、今後興味深い結果が得られるはずです。
ソース
- Bronk Ramsey C、Staff RA、Bryant CL、Brock F、Kitagawa H、Van der Plicht J、Schlolaut G、Marshall MH、Brauer A、Lamb HF 他2012年。 11.2 から 52.8 kyr B.P の完全な地球放射性炭素記録 .科学 338:370-374。
- ライマー PJ. 2012年。 大気科学。放射性炭素時間スケールの改良 . 化学 338(6105):337-338.
- Reimer PJ、Bard E、Bayliss A、Beck JW、Blackwell PG、Bronk Ramsey C、Buck CE、Cheng H、Edwards RL、Friedrich M 他。 . 2013年。 IntCal13 および Marine13 放射性炭素年代の検量線 0 ～ 50,000 年 cal BP . 放射性炭素 55(4):1869–1887.
- Reimer P、Baillie M、Bard E、Bayliss A、Beck J、Blackwell PG、Bronk Ramsey C、Buck C、Burr G、Edwards R et al. 2009年。 IntCal09 および Marine09 の放射性炭素年代の検量線、0 ～ 50,000 年の cal BP。 放射性炭素 51(4):1111-1150。
- スタイバー M、ライマー PJ。 1993年。 拡張された C14 データベースと改訂された Calib 3.0 c14 age キャリブレーション プログラム . 放射性炭素 35(1):215-230。