Fra hulekunst til klimakaos:Hvordan en ny kulstofdateringstidslinje ændrer vores syn på historien

Geologiske og arkæologiske optegnelser giver vigtig indsigt i, hvad der synes at være en stadig mere usikker fremtid.

Jo bedre vi forstår, hvilke forhold Jorden allerede har oplevet, jo bedre kan vi forudsige (og potentielt forhindre) fremtidige trusler.

Men for at gøre dette effektivt, vi har brug for en nøjagtig måde at datere, hvad der skete i fortiden.

Vores forskning, offentliggjort i dag i tidsskriftet Radiocarbon, tilbyder en måde at gøre netop det på, gennem en opdateret metode til kalibrering af radiocarbon-tidsskalaen.

Et fantastisk værktøj til at gennemskue fortiden

Radiocarbon-datering har revolutioneret vores forståelse af fortiden. Det er næsten 80 år siden, at den nobelprisvindende amerikanske kemiker Willard Libby første gang foreslog små mængder af en radioaktiv form for kulstof i den øvre atmosfære.

Libby argumenterede korrekt for, at dette nydannede radiocarbon (eller C-14) hurtigt omdannes til kuldioxid, optages af planter under fotosyntesen, og derfra rejser op gennem fødekæden.

Når organismer interagerer med deres miljø, mens de er i live, de har samme andel af C-14 som deres miljø. Når de dør, holder de op med at optage nyt kulstof.

Deres niveau på C-14 halveres derefter hver 5. 730 år på grund af radioaktivt henfald. En organisme, der døde i går, vil stadig have et højt niveau af C-14, hvorimod en, der døde for titusinder af år siden, ikke vil.

Ved at måle niveauet af C-14 i en prøve, vi kan udlede, hvor længe siden den organisme døde. I øjeblikket, med denne metode, vi kan datere rester op til 60, 000 år gammel.

En syv-årig indsats

Hvis niveauet af C-14 i atmosfæren altid havde været konstant, radiocarbon-datering ville være ligetil. Men det har den ikke.

Ændringer i kulstofkredsløbet, indfaldende kosmisk stråling, brugen af ​​fossile brændstoffer og det 20. århundredes nukleare forsøg har alle forårsaget store variationer over tid. Dermed, alle radiocarbondatoer skal justeres (eller kalibreres) for at blive omdannet til nøjagtige kalenderaldre.

Uden denne justering, datoer kunne være ude med op til 10-15 %. I denne uge rapporterer vi om en syv-årig international indsats for at genberegne tre radiocarbon-kalibreringskurver:

• IntCal20 ("20" betyder dette år) for objekter fra den nordlige halvkugle
• SHCal20 for prøver fra den havdominerede sydlige halvkugle
• Marine20 til prøver fra verdenshavene.

Vi konstruerede disse opdaterede kurver ved at måle et væld af materialer, der registrerer tidligere radiocarbonniveauer, men som også kan dateres efter andre metoder.

Inkluderet i arkiverne er træringe fra gamle træstammer, der er bevaret i vådområder, hule stalagmitter, koraller fra kontinentalsoklen og sedimenter boret fra sø- og havsenge.

I alt, de nye kurver er baseret på næsten 15, 000 radiocarbonmålinger taget fra objekter op til 60, 000 år gammel.

Fremskridt inden for radiocarbonmåling ved hjælp af acceleratormassespektrometri betyder, at de opdaterede kurver kan bruge meget små prøver, såsom enkelttræringe fra kun et års vækst.

Revurdering af gamle overbevisninger

De nye radiocarbon kalibreringskurver giver hidtil umulige præcision og detaljer. Som resultat, de forbedrer i høj grad vores forståelse af, hvordan Jorden har udviklet sig, og hvordan disse ændringer påvirkede dens indbyggere.

Et eksempel er hastigheden af ​​miljøændringer i slutningen af ​​den seneste istid. Da verden begyndte at varme omkring 18, 000 år siden, store iskapper, der dækker Antarktis, Nordamerika (inklusive Grønland) og Europa smeltede - og returnerede enorme mængder ferskvand til havene.

Men havniveauet steg ikke med en konstant hastighed som den globale temperatur. Nogle gange var det gradvist og andre gange ekstremt hurtigt.

Et førsteklasses sted at opdage tidligere havniveauer er Sunda Shelf, en stor platform af land, der engang var en del af det kontinentale Sydøstasien.

En undersøgelse offentliggjort i 2000 viste, at rester af mangroveplanter fundet på havbunden registrerede en katastrofal stigning i havniveauet på 16 meter over flere hundrede år (ca. en halv meter hvert årti). Denne begivenhed, kendt som Meltwater Pulse-1A, oversvømmede Sunda-hylden.

Vores seneste arbejde har ændret denne historie betydeligt. De nye kalibreringskurver afslører, at denne ekstreme fase af havniveaustigningen faktisk begyndte 14, 640 år siden og varede blot 160 år.

Dette svarer til en svimlende én meters stigning hvert årti – en nøgtern lektie for fremtiden, i betragtning af de nuværende meget lavere forventede ændringer for slutningen af ​​dette århundrede.

Et ekstra halvt årtusinde kunst

Går man længere tilbage i tiden, vi så også på noget af verdens ældste hulekunst i Frankrigs Chauvet-grotte, først opdaget i 1994.

Denne hule indeholder hundredvis af smukt bevarede malerier. De skildrer et europæisk menageri med for længst uddøde mammutter, huleløver og uldne næsehorn, fanget i virkelige scener, der giver et vindue ind i en tabt verden.

Chauvet-grotten afslører vores tidlige forfædres kunstneriske sofistikering i fænomenale detaljer.

Med den nye IntCal20-kurve, vores bedste skøn for skabelsen af ​​det ældste radiocarbon-daterede maleri i hulen er nu 36, 500 år siden. Dette er næsten 450 år ældre end tidligere antaget.

Dette er blot to af mange flere eksempler på den vidtrækkende indvirkning, vores seneste arbejde vil have.

Da de nye kalibreringskurver bruges til at genanalysere aldre af en lang række arkæologiske og geologiske optegnelser, vi kan forvente store ændringer i vores forståelse af planetens fortid – og forhåbentlig en bedre prognose for fremtiden.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.