Bagaimana Metode Kencan Radiokarbon Bekerja dan Apakah Dapat Diandalkan?

Penanggalan radiokarbon adalah salah satu yang paling terkenal teknik penanggalan arkeologis tersedia untuk para ilmuwan, dan banyak orang di masyarakat umum setidaknya telah mendengarnya. Tetapi ada banyak kesalahpahaman tentang cara kerja radiokarbon dan seberapa andal teknik itu.

Penanggalan radiokarbon ditemukan pada 1950-an oleh ahli kimia Amerika Willard F. Libby dan beberapa muridnya di University of Chicago: pada tahun 1960, ia memenangkan Hadiah Nobel Kimia untuk penemuan ini. Itu adalah metode ilmiah absolut pertama yang pernah ditemukan: yaitu, teknik itu adalah yang pertama yang memungkinkan seorang peneliti untuk menentukan berapa lama benda organik mati, apakah itu di konteks atau tidak. Tidak memiliki cap tanggal pada suatu objek, itu masih yang terbaik dan paling akurat dari teknik kencan yang dirancang.

Semua makhluk hidup bertukar gas Karbon 14 (C14) dengan atmosfer di sekitar mereka - hewan dan tumbuhan bertukar Karbon 14 dengan atmosfer, ikan dan karang bertukar karbon dengan C14 terlarut dalam air. Sepanjang kehidupan hewan atau tumbuhan, jumlah C14 sangat seimbang dengan lingkungannya. Ketika suatu organisme mati, keseimbangan itu rusak. C14 dalam organisme mati perlahan-lahan meluruh pada tingkat yang dikenal: "setengah kehidupan" nya.

Waktu paruh seorang isotop seperti C14 adalah waktu yang dibutuhkan untuk setengahnya meluruh: dalam C14, setiap 5.730 tahun, setengahnya hilang. Jadi, jika Anda mengukur jumlah C14 dalam organisme mati, Anda bisa mengetahui berapa lama ia berhenti menukar karbon dengan atmosfernya. Mengingat keadaan yang relatif murni, lab radiokarbon dapat mengukur jumlah radiokarbon secara akurat dalam organisme mati selama 50.000 tahun yang lalu; setelah itu, tidak ada cukup C14 yang tersisa untuk diukur.

Namun ada masalah. Karbon di atmosfer berfluktuasi dengan kekuatan medan magnet bumi dan aktivitas matahari. Anda harus tahu seperti apa tingkat karbon atmosfer ('reservoir' radiokarbon) pada waktu itu kematian suatu organisme, untuk dapat menghitung berapa banyak waktu yang telah berlalu sejak organisme meninggal. Yang Anda butuhkan adalah penggaris, peta yang dapat diandalkan untuk reservoir: dengan kata lain, seperangkat objek organik yang Anda miliki dapat dengan aman menyematkan tanggal, mengukur konten C14 dan dengan demikian menetapkan reservoir dasar pada tahun tertentu.

Untungnya, kami memiliki objek organik yang melacak karbon di atmosfer setiap tahun: cincin pohon. Pohon mempertahankan keseimbangan karbon 14 dalam cincin pertumbuhannya - dan pohon menghasilkan cincin untuk setiap tahun mereka hidup. Meskipun kami tidak memiliki pohon berusia 50.000 tahun, kami memiliki set cincin pohon yang tumpang tindih hingga 12.594 tahun. Jadi, dengan kata lain, kita memiliki cara yang cukup solid untuk mengkalibrasi tanggal radiokarbon mentah untuk 12.594 tahun terakhir dari masa lalu planet kita.

Tetapi sebelum itu, hanya data fragmentaris yang tersedia, membuatnya sangat sulit untuk menentukan tanggal yang lebih tua dari 13.000 tahun. Perkiraan yang andal dimungkinkan, tetapi dengan faktor +/- besar.

Seperti yang Anda bayangkan, para ilmuwan telah berusaha menemukan benda-benda organik lainnya yang dapat diberi tanggal dengan aman sejak penemuan Libby. Set data organik lain yang diperiksa termasuk varves (lapisan dalam batuan sedimen yang diletakkan setiap tahun dan mengandung bahan organik, karang laut dalam, speleothem (endapan gua), dan tephras vulkanik; tetapi ada masalah dengan masing-masing metode ini. Endapan gua dan varves memiliki potensi untuk memasukkan karbon tanah tua, dan ada masalah yang belum terselesaikan dengan fluktuasi jumlah C14 di karang laut.

Dimulai pada 1990-an, koalisi peneliti yang dipimpin oleh Paula J. Reimer dari Pusat CHRONO untuk Iklim, Lingkungan dan Kronologi, di Queen's University Belfast, mulai membangun dataset yang luas dan alat kalibrasi yang pertama kali mereka sebut CALIB. Sejak saat itu, CALIB, sekarang berganti nama menjadi IntCal, telah disempurnakan beberapa kali. IntCal menggabungkan dan memperkuat data dari cincin pohon, inti es, tephra, karang, dan speleothem ke datang dengan set kalibrasi ditingkatkan secara signifikan untuk tanggal c14 antara 12.000 dan 50.000 tahun lalu. Kurva terbaru telah disahkan di Konferensi Radiokarbon Internasional ke-21 pada bulan Juli 2012.

Dalam beberapa tahun terakhir, sumber potensial baru untuk menyempurnakan kurva radiokarbon adalah Danau Suigetsu di Jepang. Sedimen Danau Suigetsu yang terbentuk setiap tahun menyimpan informasi terperinci tentang perubahan lingkungan selama 50.000 tahun terakhir tahun, yang diyakini oleh spesialis radiokarbon PJ Reimer akan sebagus, dan mungkin lebih baik daripada, core sampel dari itu Lapisan Es Greenland.

Peneliti Bronk-Ramsay et al. melaporkan 808 tanggal AMS berdasarkan pada varves sedimen yang diukur oleh tiga laboratorium radiokarbon yang berbeda. Tanggal dan perubahan lingkungan yang sesuai berjanji untuk membuat korelasi langsung antara catatan iklim utama lainnya, memungkinkan para peneliti seperti Reimer untuk mengkalibrasi tanggal radiokarbon secara halus antara 12.500 hingga batas praktis tanggal c14 52,800.

Reimer dan rekannya menunjukkan bahwa IntCal13 hanyalah yang terbaru dalam set kalibrasi, dan penyempurnaan lebih lanjut diharapkan. Misalnya, dalam kalibrasi IntCal09, mereka menemukan bukti bahwa selama Younger Dryas (12.550-12.900 cal BP), ada shutdown atau setidaknya pengurangan tajam dari formasi North Deep Deep Water, yang pastinya merupakan cerminan dari perubahan iklim; mereka harus membuang data untuk periode itu dari Atlantik Utara dan menggunakan dataset yang berbeda. Ini akan menghasilkan hasil yang menarik di masa depan.

• _{Bronk Ramsey C, Staf RA, Bryant CL, F Brock, Kitagawa H, Van der Plicht J, Schlolaut G, Marshall MH, Brauer A, Domba HF et al. 2012. Catatan radiokarbon terestrial lengkap untuk 11,2 hingga 52,8 kyr B.P. Sains 338: 370-374.}
• _{Reimer PJ. 2012. Ilmu atmosfer. Memperbaiki skala waktu radiokarbon. Ilmu 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 dkk. 2013. IntCal13 dan Marine13 Kurva Kalibrasi Usia Radiokarbon 0–50.000 Tahun cal BP. Radiokarbon 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. Kurva kalibrasi usia radiokarbon IntCal09 dan Marine09, 0-50.000 tahun BP.Radiokarbon 51(4):1111-1150.}
• _{Stuiver M, dan Reimer PJ. 1993. Basis data C14 yang diperluas dan program kalibrasi 3.0 C14 usia yang direvisi. Radiokarbon 35(1):215-230.}