Fino al 1949, quando gli archeologi scavarono ossa preistoriche, punte di pietra, resti di carbone o altri manufatti della prima storia umana, non avevano modo di sapere esattamente quanti anni avessero questi oggetti. Il chimico Willard Libby lo cambiò, inventando un metodo ingegnoso per la datazione di oggetti antichi basato sui tipi di atomi di carbonio in essi contenuti.
Libby e i suoi colleghi hanno basato la loro idea sul fatto che gli esseri viventi incorporano minuscole quantità di un certo isotopo di carbonio (C-14) dall'atmosfera nella loro struttura; quando muoiono, smettono di aggiungere nuovo C-14 e la quantità rimasta lentamente si degrada in un altro elemento, l'azoto-14. Scoprendo che l'emivita di C-14 (la quantità di tempo che impiega la metà di una determinata quantità di C-14 a decadere in N-14) è di 5.730 anni, è possibile analizzare chimicamente il rapporto di C-14 a N-14 all'interno di un pezzo di legno o osso e determinare da quanto tempo era morto.
Questa tecnica ha rivoluzionato l'archeologia, l'antropologia e altri campi, permettendoci di determinare l'età assoluta degli oggetti fino a circa 60.000 anni. Tuttavia, la precisione di questa tecnica è stata limitata dal fatto che la quantità di C-14 nell'atmosfera è variata nel tempo, e non c'è mai stato un grande record di quanto ha fluttuato nel corso degli anni.
Con questo in mente, un team di scienziati dell'Università di Oxford e altrove è stato particolarmente entusiasta quando hanno scavato foglie fossilizzate e nuclei di strati di sedimenti sotto il lago giapponese Suigetsu. Questi campioni potrebbero non sembrare molto, ma a causa della stratificazione unica del sedimento e delle condizioni incontaminate, la scoperta costituisce un record completo senza precedenti di C-14 atmosferico da circa 11.200 a 52.800 anni fa. I campioni di sedimenti provenienti da questa posizione sulla superficie terrestre, in altre parole, renderanno significativamente più precisa la nostra capacità di datare antichi manufatti trovati in qualsiasi parte del pianeta.
"I nuovi risultati offrono un importante affinamento del record di radiocarbonio atmosferico e pongono la scala cronologica del radiocarbonio su una base più solida", ha affermato Jesse Smith, editore di Science, dove i risultati sono stati pubblicati in un documento oggi.
Un'immagine microscopica degli strati di sedimenti del lago Suigetsu. (Immagine via Gordon Schlolaut) Una serie specifica di processi e condizioni che si verificano nel lago aiutano a spiegare perché i nuclei di sedimenti e i campioni di foglie sono così preziosi. Ogni inverno, piccole alghe di colore chiaro chiamate diatomee muoiono e coprono il fondo del lago; ogni estate, sono a loro volta coperti da uno strato più scuro di sedimento. Poiché il lago è estremamente tranquillo, è povero di ossigeno e non è stato disturbato dai ghiacciai o dall'attività geologica negli ultimi 52.800 anni, questi strati microscopici comprendono un record annuale completo conservato nei nuclei dei sedimenti.
Inoltre, poiché le foglie e altri materiali organici sono stati intrappolati tra gli strati, gli scienziati sono stati in grado di utilizzare la quantità di C-14 in ciascuna foglia per costruire un quadro completo del C-14 atmosferico nel tempo. I record C-14 precedentemente atmosferici provenivano da campioni marini (che differiscono da quelli terrestri) o da anelli di alberi (che risalivano a poco più di 12.000 anni fa), quindi questi nuclei miglioreranno notevolmente la precisione della datazione al radiocarbonio per oggetti più vecchi. I ricercatori hanno "ancorato" il nuovo record C-14 ai dati precedenti abbinando i livelli trovati negli strati più recenti dei nuclei a quelli già noti dagli anelli degli alberi.
"Sebbene questo record non comporterà importanti revisioni delle date, ad esempio in archeologia, ci saranno cambiamenti nei dettagli dell'ordine di centinaia di anni", ha dichiarato l'archeologo Bronk Ramsey dell'Università di Oxford, autore principale dell'articolo. “Tali cambiamenti possono essere molto significativi quando si cerca di esaminare le risposte umane al clima, spesso datate con altri metodi, ad esempio attraverso i nuclei di ghiaccio della Groenlandia. Un calendario calibrato più accurato ci consentirà di rispondere a domande in archeologia, che in precedenza non avevamo avuto la risoluzione di affrontare. "
I ricercatori sospettavano che le condizioni nel lago Suigetsu potessero produrre un record C-14 così cruciale già nel 1993, ma fino ad ora avevano incontrato difficoltà tecniche nell'estrazione e nell'analisi di nuclei intatti. "Questa è la realizzazione di un sogno giapponese di 20 anni", ha detto il co-autore Takeshi Nakagawa dell'Università di Newcastle upon Tyne in Inghilterra. Sebbene ci sia voluto del tempo per recuperare con successo i campioni, ora aiuteranno i ricercatori a capire l'età di campioni e manufatti molto più vecchi.
