Iänmääritysmenetelmä
Wikipedia
Iänmääritysmenetelmä eli ajoitusmenetelmä on menetelmä, jolla pyritään määrittämään vanhan maasta kaivetun esineen tai aineen ikää. Iänmääritystä tarvitsevat muun muassa arkeologit ja paleontologit sekä muut muinaishistorian tutkijat. Iänmääritysmenetelmät perustuvat monesti jonkin aineen muuttumiseen toiseksi sen ikääntyessä. Tiedetään joidenkin radioaktiivisten aineiden hajoavan tunnetulla vauhdilla. Toisaalta monet iänmääritysmenetelmät ovat epätarkkoja ja virhelähteille alttiita.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Radioisotooppimenetelmä
Radioisotooppimenetelmät perustuvat siihen että alkuaineen isotoopit hajoavat tunnetulla vauhdilla toisiksi alkuaineiksi tai isotoopeiksi. Isotoopit ovat saman alkuaineen eri muotoja joissa on eri määrä neutroneita ytimessä ja tämän vuoksi poikkeavat massaltaan toisistaan. Radioaktiivisesti hajoavia isotooppeja sanotaan radioisotoopeiksi. Niitä syntyy muun muassa kosmisen säteilyn takia tavallisista alkuaineista. Radioisotooppeihin perustuvat menetelmät ovat aina epätarkkoja muun muassa radioisotooppien vaihtelevan syntyvauhdin ja sen takia, että jostain esineestä saattaa esimerkiksi maan alla kivettyessä poistua ja siihen kulkeutua alkuaineita ja niiden eri isotooppeja.
Tunnettuja radioaktiivisia iänmääritysmenetelmiä ovat radiohiilimenetelmä eli hiili-14-menetelmä (C-14-menetelmä) ja kalium-argon-menetelmä sekä uraani-lyijy-menetelmä sekä uraani-torium-menetelmä. Radioaktiivinen iänmääritys perustuu siihen, että jokin radioaktiivinen alkuaine tai isotooppi hajoaa toiseksi tietyllä nopeudella. Esimerkiksi jos puoliintumisaika on 6 000 vuotta niin 6 000 vuoden kuluessa aina puolet alkuperäisestä aineesta on jäljellä. Esimerkiksi 6 000 vuodessa 100 grammasta jää jäljelle 50 grammaa, 12 000 vuodessa 25 grammaa, 18 000 vuodessa 12,5 grammaa jne. Esineen ikä saadaan yksinkertaisesti mittaamalla tutkittavan radioisotoopin määrä tarkoin ja laskemalla matemaattisella kaavalla aineen ikä.
Nämä isotooppeihin perustuvat menetelmät ovat epätarkkoja, varsinkin hiili-14 menetelmä hyvin vanhojen näytteiden osalta. Radiohiilimenetelmä perustuu siihen, että ylemmästä ilmakehästä sataa radioaktiivista hiiltä C-14, jota syntyy siellä kosmisen säteilyn takia. Radioaktiivinen hiili kulkeutuu eloperäiseen luontoon, esimerkiksi kasveihin ja eläimiin. Menetelmän epätarkkuus johtuu siitä, ettei radiohiiltä synny ilmakehässä aivan vakiovauhdilla. Joissain tapauksissa on mahdollista, että nuorempaa hiili-14:ää kulkeutuu vanhaan näytteeseen.
Hyvin nuorten ja hyvin vanhojen näytteiden ajoitus on epätarkkaa, koska hiili-14-määrän mittaustarkkuus asettaa omat rajansa. Radiohiilimenetelmällä voi määrittää jopa tuhansien vuosien epätarkkuudella alle 50 000 vuoden ikäisten esineiden ikiä. Uraani-torium-menetelmä ulottuu 700 000 vuoden taakse.
[muokkaa] Radiometrisiä iänmääritysmenetelmiä
- radiohiiliajoitus
- rubidium-strontium
- samarium-neodyymio
- kalium-argon dating
- lutetium-hafnium
- argon-argon
- helium
- uranium-uranium
- uranium-thorium
- uranium-lead
- lead-lead
- rhenium-osmium
- Termoluminesenssi
- iodine-xenon
- fissiojäljet
[muokkaa] Hiili-14-menetelmä
- Pääartikkeli: Radiohiiliajoitus eli Hiili-14-menetelmä
Tunnetuin radioisotooppimenetelmä, jolla voi määrittää esineiden ikiä jopa 30 000, 58 000–62 000 vuoden takaa.
[muokkaa] AMS hiili-14-ajoitus
AMS, hiukkaskiihdytinajoitus, perustuu esineessä olevien eri isotooppien pitoisuuksien tarkkaan mittaamiseen massaspektrometriksi kutsutulla laitteella. Menetelmä kantaa huomattavasti vanhempiin esineisiin kuin perinteinen hiili-14-menetelmä, mahdollistaa vähemmän hiiltä sisältävien esineiden ikien mittauksen ja on tarkempi kuin perinteinen hiili-14-menetelmä. Sitäkin rasittavat hiili-14-menetelmästä tutut kalibrointiongelmat.
[muokkaa] Kalium-Argon-ajoitus
- Pääartikkeli: Kalium-argon-ajoitus
Tällä menetelmällä ajoitetaan tyypillisesti satojentuhansien–miljoonien vuosien ikäisiä kiviä. Kalium-40 muuttuu Argon-40:ksi noin 1,25 · 109 vuoden puoliintumisajalla. Tulivuoren purkaustuotteita voi ajoittaa tällä menetelmällä. Menetelmällä ei voi ajoittaa 300 000–500 000 vuoden ikäisiä kiviä.
[muokkaa] Beryllium-10-ajoitus
[muokkaa] Uraani-lyijy-ajoitus
Tällä menetelmällä ajoitetaan miljoonien vuosien ikäisiä kivikerrostumia. Menetelmä on epätarkka nuorten kivien kohdalla. Vastaavia ajoitusmenetelmiä ovat uraani-uraani ja uraani-toriumajoitus.
[muokkaa] Fissiojäljet
Luonnonuraani U-238 hajoaa itsekseen (fissioituu), ja niiden hajoamistuotteista jää jälkiä joihinkin tietyn tyyppisin mineraaleihin. Fissiojäljet saadaan esille etsaamalla (käsittelemällä mineraalia hapolla) kiillotettu mineraali. Tämän jälkeen tavallisella mikroskoopilla näkyy fissiojälkiä. Uraanin määrä määritetään mittaamalla näytteen kuumennuksessa syntyvät ns. termiset neutronit. Sopivia mineraaleja ovat apatiitti, titaniitti, zirkoni ja vulkaaninen lasi. Esimerkiksi apatiitin kuumennus yli 70–120 °C nollaa fissiojälkikellon, koska tällöin fissiojäljet sulavat.
Näiden jälkien määrästä voidaan päätellä esineen ikä.
[muokkaa] Termoluminesenssi (TL) ja aminohappomenetelmä
- Pääartikkeli: Termoluminesenssiajoitus
Vielä epätarkempia ovat aminohappojen rakenteen muuttumiseen perustuva L-D-aminohappo-rasemisaatio-menetelmä, joka perustuu aminohappojen vanhetessa tapahtuvaan aminohapon muuttumiseen L-muodosta T-muotoon. Termoluminesenssi: nuori ja vanha aine säteilevät kuumennettaessa erilaista valoa. Valo riippuu aineen joutumisesta säteilyn kohteeksi, joka riippuu aineen iästä.
[muokkaa] Iänmääritys tarkkuudella
Iänmääritys voi perustua myös puiden vuosirenkaisiin ja liejukerrostumiin: kesällä syntyy erilainen kerros kuin talvella savisen lammen pohjaan. Myös jäästä voi laskea kerroksia, mikäli ei olla kovin syvällä.
[muokkaa] Vuosirengasanalyysi
Vuosirengasanalyysi eli dendrokronologinen analyysi pohjautuu siihen, että ilmasto vaihtelee puun kasvuaikana, ja eri vuosina syntyy eri paksuisia vuosirenkaita. Sateinen vuosi tuottaa paksumman vuosirenkaan eli vuosiluston kuin kuiva. Jos kaksi puuta elää osittain samaan aikaan, toinen hieman aikaisemmin, toinen hieman myöhemmin, molemmista näkyy sama vuosirengaskuvio, toisessa esim. lähellä puun ydintä, toisessa lähellä puun kuorta. Jos löydetään vaikkapa 100 puuta, jotka ovat ainakin osittain saman ikäisiä, voidaan rakentaa tarkka ajoitussysteemi eli kronologia joka käy mille tahansa vanhimman ja nuorimman puun iän välille. Eri seuduille säiden vaihtelu on kuitenkin erilaista, ja jokaiselle seudulle on rakennettava omanlaisensa kronologia. On tehty tuhansien vuosien taakse ulottuvia vuosirengassarjoja, "puukalentereita", joiden avulla on pystytty vaakaamaan eli kalibroimaan epätarkkaa C-14-ajoitusta.
[muokkaa] Suhteellinen iänmääritys
Jos tunnetaan kerrostumien järjestys, voidaan sanoa mikä on vanhin kerrostuma. Jos tunnetaan kaksi kerrostumaa, joiden ikä voidaan määrittää, voidaan välissä olevien aineiden ja esineiden ikiä arvailla. Jos kyse on arkeologiasta, nuorempaa esineistöä voi tunkeutua vanhempiin kerrostumiin esimerkiksi kaivutoiminnan takia.
[muokkaa] Iänmääritys joka pohjautuu muihin iänmääritysmenetelmiin
Paleomagneettinen iänmääritysmenetelmä: maan magneettikenttä vaihtelee suuntaansa kymmenientuhansien-miljoonien vuosien välein. Jos jokin kiven tms. heikko magnetismi pystytään mittamaan, voidaan arvioida esineen ikä, varsinkin jos on esimerkiksi kerrostumajärjestyksestä saatu karkea arvio esineen iälle. Menetelmä kertoo yleensä vain aikahaarukan.
[muokkaa] Ajoitusmenetelmien kritiikkiä
Ajoitusmenetelmissä on joskus huomattavaakin epätarkkuutta ja jälkikäteen tehdyissä tutkimuksissa on monta kertaa huomattu, miten aikaisemmat arviot ovat heittäneet tuhansia-kymmeniä tuhansia vuosia. Hiili-14-menetelmäkään ei ole tarkka, se vaatii kalibrointia eli vaakaamista joka on osaksi arvailujen varassa. On myös mahdollisuus, että samaan kerrostumaan on jokin ihmisen toiminta, maanvyöry tms. sekoittanut huomattavasti nuorempaa tai vanhempaa ainesta.
