Kako se utvrđuje starost minerala, predmeta i fosila?

Da li ste se ikada zapitali koju metodu naučnici koriste kada žele da utvrde koliko je star novi otkriveni fosil, ili jedan od predmeta koji su naši preci izradili i svakodnevno upotrebljavali? Ili, kako naučnici mogu utvrditi koji je predmet originalan, a koji je lažna kopija?

Na ova pitanja ne postoji samo jedan odgovor, jer postoji više metoda. Nekada se koriste pojedinačno, a nekada se i kombinuju, ali u svakom slučaju, određivanje starosti fosila, stijena ili ručno napravljenih alata više nije predmet naučne rasprave, već dobro uhodan i pouzdan metod. Iako ih postoji mnogo više, ovo su neke od metoda koje se najčešće koriste:


Radiometrijske metode datiranja


Megalosaurus je možda bio prvi i dinosaur koji je opisan u naučnoj literaturi, a živio je na području Evrope prije 166 miliona godina

Radiometrijska metoda datiranja, poznata i kao radioaktivna metoda ili apsolutna metoda, je tehnika koja se koristi kako bi se odredila starost materijala kao što su minerali i stijene, ili starost fosila i ostalih organskih ostataka na osnovu radioaktivnog raspadanja pojedinih elemenata.

Mnogi elementi su radioaktivni, a raspadaju se tokom tačno određenog razdoblja koje se naziva ‘vrijeme poluraspada’ koje odgovara vremenu potrebnom da izgube polovinu svojih radioaktivnih sastojaka.

Radiometrijske metode datiranja usavršile su se uz više od 40 različitih postupaka, a svaka od njih se koristi za utvrđivanje starosti fosila ili objekata koji sadrže različite radioaktivne elemente.

Na primjer, datiranje metodom kalij-argona se utvrđije starost stijena i minerala, dok se datiranje metodom radioaktivnog ugljika (C14) može odrediti starost najvećeg dijela organskih ostataka, uključujući starost drveta, životinjskog tkiva, tekstila, prehrambenih namirnica…

Gotovo sve organske tvari sadrže C14 koji se počinje smanjivati onog momenta kad živi organizam umre. Nakon smrti organizma, dio C14 atoma se počinje smanjivati​​. Tačno 5.730 godina kasnije, količina C14 je prepolovljena. Proučavajući preostali dio C14 atoma u odnosu na druge atome ugljika, možemo saznati koliko je fosil star.

Metoda C14, poznata i kao karbonsko datiranje, je vjerovatno najpoznatija metoda za koju je većina ljudi čula. Ipak, ona je pouzdana za predmete i fosile stare do 50.000 godina. Iako ovaj period uključuje mnoge ljudske ostatke i artefakte, većina pronađenih fosila je ipak daleko starija, zbog čega zahtijevaju drugačiju metdu datiranja.

Apsolutno datiranje fosila satrijih od 50.000 godina zahtijeva metode kao što su kalij-argon ili rubidij-stroncij metode, koje uključuju izotope sa sporijim stopama raspada (dužim ‘vremenom poluraspada’). Takvi su izotopi rijetki u samim fosilima, ali se zato pojavljuju u okolnom sloju stijena, te daju približnu dob za starost fosila. Koristeći principe Relativnog datiranja (objašnjeno ispod), naučnici mogu zaključiti približnu starost drugih slojeva u korelaciji sa slojem u kojem je fosil pronađen.

Za fosile i predmete stare od 200.000 do 800.000 godina uglavnom se koristi Paleomagnetizam, odnosno metoda koja proučava zapise o magnetskom polju Zemlje, sačuvanim u različitim magnetičnim mineralima tokom vremena.

Za fosile starije od 4 miliona godina koristi se Molekularno datiranje (molecular clock hypothesis (MCH)) kojim se računaju nukleotidne sekvence u DNK ili aminokiseline u proteinima​​. Ono se ponekad naziva i genetski sat ili evolucijski sat. Za dobijanje tačnijih rezultata, Molekularno datiranje se često kosristi u kombinaciji sa kalij-argon metodom, poznatijom kao Argonska metoda datiranja.

Relativno datiranje


Sedimentne stijene su obično slojevite, a svi ti slojevi su se formirali u različitim razdobljima.


Relativno datiranje se koristi prilikom utvrđivanja relativnog redoslijeda posljednjih događaja, bez nužnog određivanja njihove apsolutne starosti.

Prije nego su otkrivene Radiometrijske metode datiranja u ranom 20. stoljeću arheolozi su bili uveliko ograničeni Relativnom metodom, a mogli su utvrditi samo hronološki niz događaja, bez tačne starosti pronađenog predmeta ili fosila.

Iako Relativno datiranje može utvrditi samo kojim su se redom događaji dešavali, a ne i kada su se tačno desili, ono se i dalje koristi, posebno kod materijala u kojima nedostaju radioaktivni izotopi. Samo jedan presjek sedimentne stijene arheolozima može ispričati cijelu priču o istoriji područja. Sedimentne stijene su obično slojevite, a svi ti slojevi su se formirali u različitim razdobljima.

Datiranje metodom termoluminiscencije


Glineno posuđe pronađeno u Çatalhöyüku u Turskoj, najstarijem i najočuvanijem neolitskom pronalazištu na svijetu (Bakarno doba).


Gotovo svi prirodni materijali su termoluminiscentni, što znači da tokom vremena apsorbuju elektrone koje kasnije otpuštaju u obliku svjetlosti kad se mineral zagrije.

Što je predmet stariji, to stvara više svjetla.

Ovo je jako korisna metoda za utvrđivanje starosti predmeta kao što su stari glineni predmeti, jer se jednostavnim mjerenjem jačine svjetla koji emituju može utvrditi kada je predmet posljednji put bio zagrijan, u slučaju predmeta od gline, kada su posljednji put bili ispečeni.

Datiranje metodom termoluminiscencije se često koristi i za otkrivanje krivotvorina koje se pokušavaju prodati muzeju, ili nametnuti svoju verziju istorije.

Dendrokronologija



Predmete od drveta možemo ‘pročitati kao knjigu’ pažljivim posmatranjem njihovog goda. Kako stabla rastu, ona postaju sve deblja i deblja, a svake godine, ona dobiju i novi god (prsten vidljiv na presjeku stabla).

Godovi nam mogu ispričati cjelu priču o klimatskim uslovima u kojima je drvo živjelo. Ako je godina bila vlažna, godovi su širi, a ako je bila suha, godovi su uži. Čitanjem godova možemo utvrditi tačnu starost stabla, kao i predmeta izrađenih od istog.