Arheoloogilised leiud on kogu maailmas aidanud teadlastel täita inimese evolutsiooni ja rände lugu. Oluline teave selles uurimistöös on fossiilide ja esemete vanus. Kuidas teadlased määravad oma vanuse? Siin on üksikasjalikum teave mõnede objektide dateerimiseks kasutatud meetodite kohta, mida käsitleti artiklis "Suur inimränne" ( Smithsonian, juuli 2008):
Seotud sisu
- Suur inimränne
Coprolites, Paisley 5 Mile Point koopad, Oregon
Vanus: ~ 14 300 aastat vana
Meetod: radiosüsiniku tutvumine
Oregoni koopast leidsid arheoloogid luid, taimejäänuseid ja koprolite - kivistunud väljaheiteid. Koprolitesse jäänud DNA näitas nende inimpäritolu, kuid mitte nende vanust. Selleks uurisid teadlased iidses sõnnikus sisalduvat süsinikku.
Definitsiooni järgi on antud elemendi igal aatomil tuumas kindel arv prootoneid. Elemendi süsinikul on näiteks kuus prootonit. Kuid tuuma neutronite arv võib varieeruda. Need elemendi erinevad vormid, mida nimetatakse isotoopideks, on oma olemuselt stabiilsed või ebastabiilsed. Viimaseid nimetatakse radioaktiivseteks isotoopideks ja aja jooksul nad lagunevad, eraldades osakesi (neutronid või prootonid) ja energiat (kiirgust) ning muutuvad seetõttu teiseks isotoobiks või elemendiks. Nad teevad seda ühtlase kiirusega, mida nimetatakse isotoobi "poolestusajaks".
Enamik süsinikku on süsinik-12 (kuus prootonit, kuus neutronit) või süsinik-13 stabiilsetes vormides, kuid radioaktiivse süsinik-14 (kuus prootonit, kaheksa neutronit) hulgas on väga väike kogus (umbes 0, 0000000001%). Elavad taimed ja loomad võtavad süsiniku-14 koos teiste süsiniku isotoopidega, kuid kui nad surevad ja nende metaboolsed funktsioonid lakkavad, lõpetavad nad süsiniku absorbeerimise. Aja jooksul süsinik-14 laguneb lämmastik-14-ks; pool teeb seda umbes 5730 aasta pärast (see on isotoobi poolestusaeg). Umbes 60 000 aasta pärast on kogu süsinik-14 kadunud.
Kõik, mis kunagi kuulus elavale objektile, näiteks puusüsi, puit, luu, õietolm või Oregonis leiduvad koproliidid, võib saata laborisse, kus teadlased mõõdavad, kui palju süsinik-14 on jäänud. Kuna nad teavad, kui palju atmosfääris oleks olnud ja seetõttu, kui palju keegi oleks elusana imendunud, saavad nad arvutada, kui kaua on möödunud surmast või sadestumisest. Koproliidid olid keskmiselt umbes 14 300 aastat vanad ja need on ühed vanimad inimjäänused Ameerikas.
Hominiidsed koljud, Herto, Etioopia
Vanus: ~ 154 000 - 160 000 aastat vana
Meetod: argooni-argooni tutvumine
1997. aastal Etioopias kaevanud teadlaste meeskond leidis kivitööriistu, mitme loomaliigi, sealhulgas jõehobu fossiilseid jäänuseid ja kolm hominiidset kolju. Kui vanad nad olid? Orgaanilised jäänused olid süsinik-14-ga tutvumiseks liiga vanad, nii et meeskond pöördus teise meetodi poole.
Raadiosüsiniku dateerimine toimib mõnede arheoloogiliste leidude puhul hästi, kuid sellel on piiranguid: praeguseks võib seda kasutada ainult vähem kui umbes 60 000 aasta vanuste orgaaniliste materjalide jaoks. Siiski on ka teisi radioaktiivseid isotoope, mida saab kasutada mitteorgaaniliste materjalide (näiteks kivimite) ja vanemate materjalide (kuni miljardite aastate vanuseni) dateerimiseks.
Üks neist radioisotoopidest on kaalium-40, mida leidub vulkaanilises kivimis. Pärast vulkaanilise kivimi jahtumist laguneb selle kaalium-40 argoon-40-ks 1, 25 miljardi aasta pikkuse poolestusajaga. On võimalik mõõta kaaliumi-40 ja argooni-40 suhet ning hinnata kivimi vanust, kuid see meetod on ebatäpne. Kuid 1960. aastatel avastasid teadlased, et nad saaksid kiiritada kiviproovi neutronitega ja muundada seeläbi kaaliumi-40 argoon-39-ks - isotoobiks, mida looduses tavaliselt ei leidu ja mida on lihtsam mõõta. Ehkki keerukam, annab see protsess täpsemad kuupäevad. Näiteks Berkeley California ülikooli teadlased suutsid seitsme aasta jooksul pärast sündmust dateerida proovid Vesuuvi vulkaani purskest 79. aastal AD.
Kuna Herto linnast leitud hominiidseid koljusid ja muid esemeid ei olnud võimalik otseselt dateerida - orgaaniline materjal oli juba ammu kivistunud -, viisid teadlased selle asemel välja vulkaanilise kivimi, mis oli kinnistunud fossiilide lähedale liivakivisse. Kivim oli umbes 154 000–160 000 aastat vana, muutes koljud vanimaks Homo sapiens'iks .
Graveeritud ookerkivid, Blombose koobas, Lõuna-Aafrika
Vanus: ~ 77 000 aastat vana
Meetod: tutvumine termoluminestsentsiga
Lõuna-Aafrikas mereäärse koopa kaevamisel selgus kaks ilmselgelt inimtegevusest valmistatud objekti - ristikujulise mustriga söövitatud ookerkivi tükid. Nii kivid kui ka kivi, millesse nad maeti, ei olnud vulkaanilise päritoluga, seetõttu valisid teadlased vanuse määramiseks teise meetodi: termoluminestsents.
Nagu argooni-argooni dateeringute puhul, algab ka termoluminestsentskell viimasest ajast, kui kivi kuumutati kõrge temperatuurini. Äärmuslik kuumus elimineerib kivimites teatud kristallides - näiteks kvartsis ja päevakivi - salvestatud elektronid. Aja jooksul püüavad kristallid elektrone, mis on toodetud keskkonnas leiduvate radioaktiivsete aatomite jälgedes. Kivimi kuumutamisel saavad teadlased vabastada salvestatud energia, mis eraldub valguse kujul ja mida nimetatakse termoluminestsentsiks. Valguse intensiivsus näitab, kui kaua on möödunud kivi viimasest kuumutamisest.
Nagu Herto kolju, ei saanud Blombose koopa nikerdatud ookerkivide vanuseid otseselt kindlaks määrata. Okradega samas kivimikihis olid aga põlenud kivitükid, mis olid tõenäoliselt ookeanidega samas vanuses ja sobivad ideaalselt termoluminestsentsi tutvumiseks. Selgus, et põlenud kivi oli umbes 77 000 aastat vana, mis tegi okraaridest mõne vanima avastatud abstraktse kujunduse.
