Vad betyder cal BP?

Den vetenskapliga termen "cal BP" är en förkortning för "kalibrerade år före nuvarande" eller "kalenderår före nutid" och det är en notation som betyder att det citerade råa radiokolldatumet har korrigerats med nuvarande metoder.

Radiokarbon-datering uppfanns i slutet av 1940-talet, och på många årtionden sedan har arkeologer upptäckt vridningar i radiokarbonkurvan - eftersom atmosfäriskt kol har visat sig fluktuera över tid. Justeringar av den kurvan för att korrigera för wigglarna ("wiggles" är verkligen den vetenskapliga termen som används av forskarna) kallas kalibreringar. Beteckningarna cal BP, cal BCE och cal CE (liksom cal BC och cal AD) visar alla att det nämnda radiokolldatumet har kalibrerats för att redogöra för dessa vridningar; datum som inte har justerats betecknas RCYBP eller "radiokolvet år före nutid."

Radiokarbon-datering är ett av de mest kända arkeologiska dateringsverktygen som finns tillgängliga för forskare, och de flesta har åtminstone hört talas om det. Men det finns många missuppfattningar om hur radiokolvet fungerar och hur pålitlig en teknik det är; den här artikeln kommer att försöka rensa dem.

Hur fungerar Radiocarbon?

Alla levande saker byter ut gasen kol 14 (förkortat C₁₄, 14C, och oftast, ¹⁴C) med miljön kring dem-djur och växter byter kol 14 med atmosfären, medan fisk och koraller byter kol med upplöst ¹⁴C i havs- och sjövatten. Under ett djur eller växts livslängd är mängden ¹⁴C är perfekt balanserad med omgivningen. När en organisme dör bryts den jämvikten. De ¹⁴C i en död organism avtar långsamt med en känd hastighet: dess "halveringstid".

Halveringstiden för en isotop som ¹⁴C är den tid det tar för hälften av det att ruttna bort: in ¹⁴C, var 5 730 år, hälften av det är borta. Så om du mäter mängden ¹⁴C i en död organism, kan du räkna ut hur länge sedan den slutade utbyta kol med sin atmosfär. Med relativt orörda omständigheter kan ett radiokollaboratorium mäta mängden radiokolväte i en död organisme för upp till cirka 50 000 år sedan; objekt äldre än det innehåller inte tillräckligt ¹⁴C kvar för att mäta.

Wiggles och Tree Rings

Tillväxtringarna i ett träd som är skuren horisontellt till marken kan användas för att datera trädet och träföremålen gjorda av det. Ollikainen / iStock / Getty Images

Det finns emellertid ett problem. Kol i atmosfären fluktuerar med styrkan i jordens magnetfält och solaktivitet, för att inte tala om vad människor har kastat i den. Du måste veta hur den atmosfäriska kolnivån (radiokarbonreservoaren) var vid tidpunkten för en organism död, för att kunna beräkna hur mycket tid som gått sedan organismen dog. Vad du behöver är en linjal, en tillförlitlig karta till reservoaren: med andra ord en organisk uppsättning föremål som spårar årligt kolhalt i atmosfären, en som du säkert kan fästa ett datum på, för att mäta dess ¹⁴C-innehåll och därmed etablera baslinjereservoar under ett visst år.

Lyckligtvis har vi en uppsättning organiska föremål som håller ett register över kolet i atmosfären på en årlig basis-träd. Träd upprätthåller och registrerar kol 14-jämvikt i sina tillväxtringar - och några av dessa träd producerar en synlig tillväxtring för varje år de lever. Studien av dendrochronology, även känd som tree-ring dating, är baserad på det faktum av naturen. Även om vi inte har några 50 000 år gamla träd, har vi överlappande trädringssatser (hittills) tillbaka till 12 594 år. Så, med andra ord, vi har ett ganska stabilt sätt att kalibrera råa radiokolldater under de senaste 12 584 år av vår planet förflutna.

Men innan detta finns bara fragmentariska data tillgängliga, vilket gör det mycket svårt att definitivt datera något äldre än 13 000 år. Tillförlitliga uppskattningar är möjliga, men med stora +/- faktorer.

Sök efter kalibreringar

Som ni kan föreställa er har forskare försökt upptäcka organiska föremål som kan dateras säkert ganska stadigt under de senaste femtio åren. Andra organiska datauppsättningar som har tittats på har inkluderat varvar, som är lager av sedimentärt berg som fastställdes årligen och innehåller organiska material; koraller med djupa hav, speleothems (grottavlagringar) och vulkaniska tefras; men det finns problem med var och en av dessa metoder. Grottavlagringar och varvar har potentialen att inkludera gammalt jordkol, och det finns ännu olösta problem med fluktuerande mängder av ¹⁴C i havströmmar.

En koalition av forskare under ledning av Paula J. Reimer från CHRONO Center for Climate, Miljö och Kronologi, School of Geography, Archaeology and Paleoecology, Queen's University Belfast och publicering i tidskriften Radiocarbon, har arbetat med detta problem under de senaste decennierna och utvecklat ett program som använder ett allt större och större datasätt för att kalibrera datum. Det senaste är IntCal13, som kombinerar och förstärker data från trädringar, iskärnor, tephra, koraller, speleothems, och senast data från sedimenten i Lake Suigetsu, Japan, för att komma med en betydligt förbättrad kalibreringsuppsättning för ¹⁴C är mellan 12 000 och 50 000 år sedan.

Lake Suigetsu, Japan

2012 rapporterades att en sjö i Japan skulle ha potential att ytterligare finjustera radiokolldateringen. Lake Suigetsus årligen bildade sediment innehåller detaljerad information om miljöförändringar under de senaste 50 000 åren, vilket radiokolspecialist PJ Reimer säger är lika bra som och kanske bättre än Grönlands iskärnor..

Forskarna Bronk-Ramsay et al. rapporterade 808 AMS-datum baserade på sedimentvarv mätt av tre olika radiokollaboratorier. Datumen och motsvarande miljöförändringar lovar att göra direkta korrelationer mellan andra viktiga klimatregister, vilket gör att forskare som Reimer kan finkalibrera radiokolldata mellan 12 500 till den praktiska gränsen för c14-dateringen av 52 800.

Svar och fler frågor

Det finns många frågor som arkeologer skulle vilja besvara som faller under 12 000-50 000 år. Bland dem är:

• När etablerades våra äldsta tamförhållanden (hundar och ris)?
• När dog neandertalarna ut?
• När kom människor till Amerika?
• Viktigast av allt för dagens forskare är förmågan att studera mer exakta effekter av tidigare klimatförändringar.

Reimer och kollegor påpekar att detta bara är det senaste inom kalibreringsuppsättningarna och ytterligare förfiningar kan förväntas. Till exempel har de upptäckt bevis på att det under den yngre Dryas (12,550-12,900 kal BP) fanns en avstängning eller åtminstone en brant minskning av bildningen av Nordatlantiska djupt vatten, vilket säkert var en återspegling av klimatförändringar; de var tvungna att kasta ut data för den perioden från Nordatlanten och använda ett annat datasätt.

Valda källor

• Adolphi, Florian et al. "Osäkerheter om radiokarbonkalibrering under den sista nedbrytningen: Insikter från nya flytande trädringskronologier." Quaternary Science Reviews 170 (2017): 98-108. 
• Albert, Paul G., et al. "Geokemisk karaktärisering av det sena kvartära utbredda japanska tephrostratigrafiska markörerna och korrelationer till sjön Suigetsu sedimentära arkiv (SG06 Core)." Kvaternär geokronologi 52 (2019): 103-31.
• Bronk Ramsey, Christopher, et al. "En komplett markbunden radiokarbonrekord för 11,2 till 52,8 Kyr B.P." Vetenskap 338 (2012): 370-74. 
• Currie, Lloyd A. "Den anmärkningsvärda metrologiska historien för radiokarbonatering [II]." Journal of Research vid National Institute of Standards and Technology 109.2 (2004): 185-217. 
• Dee, Michael W. och Benjamin J. S. Pope. "Förankra historiska sekvenser med hjälp av en ny källa med astro-kronologiska bindpunkter." Proceedings of the Royal Society A: Matematiska, fysiska och tekniska vetenskaper 472.2192 (2016): 20160263. 
• Michczynska, Danuta J., et al. "Olika förbehandlingsmetoder för 14c-datering av yngre dryas och Allerød tallskog (" Kvaternär geokronologi 48 (2018): 38-44. Skriva ut.Pinus sylvestris L.).
• Reimer, Paula J. "Atmosfärisk vetenskap. Förädling av tidsskalan för radiokarbon." Vetenskap 338.6105 (2012): 337-38. 
• Reimer, Paula J., et al. "Intcal13 och Marine13 Radiocarbon Age Kalibration Curves 0-50,000 Years Cal BP." Radiocarbon 55,4 (2013): 1869-87.