První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin

Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.) 

Nejstarší objevená lidská osada v Evropě se nachází na území dnešní Ukrajiny. Nedaleko města Králova odhalily vykopávky ve vrstvě spraše, silné až 14 metrů, tisíce kamenných objektů, které tu zanechali první lidé, kteří přišli osídlit evropský kontinent. 

Archeologové tu objevili celkem devět různě starých osad. Pravěcí lidé tu museli žít zhruba v období mezi 1 400 000 až 30 0000 roků před naším letopočtem. 

Jak ale vědci datování provedli? Vždyť na datování pomocí karbonové metody jsou vzorky moc staré. 

Datování pomocí izotopů uhlíku

Radiokarbonovou metodu vyvinul v roce 1946 Willard Frank Libby. V roce 1960 za svůj objev dokonce dostal Nobelovu cenu za chemii. Metoda se zakládá na skutečnosti, že se v naší atmosféře díky působení kosmického záření neustále tvoří nestabilní izotop uhlíku-14. Živé organismy neustále absorbují malá množství tohoto izotopu, takže se jeho podíl v živých organismech neustále doplňuje, zatímco v odumřelých organismech jeho podíl padá díky neustálému rozpadu. Pokud se tedy porovná podíl tohoto radioaktivního izotopu oproti běžnému stabilnímu izotopu v daném vzorku - dá se zjistit, jaké časové období uplynulo od úmrtí organismu. 

Metoda má ale jeden zásadní problém. I naše moderní technologie má své hranice. Jednoho dne se rozpadne tolik atomů C14, že se tento izotop už nedá ve vzorku prokázat. Dojde k tomu zhruba po deseti poločasech rozpadu, který trvá u C14 zhruba 5730 roků. Pomocí této metody se tedy dají datovat vzorky, které obsahují uhlík a jsou staré mezi 300 a 60 000 roky. Starší vzorky se musí datovat jinak. 

Nová metoda datování

Pro určení stáří vzorků z Královce vědci použili novou zajímavou metodu. I ona je založena na působení kosmického záření - tentokrát na atomy, které obsahují minerály. 

Vyvinu ji česko-německý výzkumný tým. Vědci použili k experimentům AMS - urychlovací hmotnostní spektrometrie. 

Hmotnostní spektrometrie, která používá urychlovač (AMS) je jedna z forem hmotnostní spektrometrie. Spektrometr (přístroj, který umí rozeznat atomy a jejich izotopy podle hmotnosti) pracuje společně s urychlovačem částic. 

Poprvé byl takový přístroj vyvinut na univerzitě v Oxfordu v roce 1977 a byl využit ke zdokonalení výše zmiňovaného radiokarbonového datování. Dnes se tato metoda používá i pro jiné izotopy. AMS se tedy podobně jako radiokarbonová metoda používá k měření poměru nestabilního izotopu k jinému - obvykle stabilnímu - izotopu stejného prvku. 

Datování prováděli vědci na křemenných částech vzorků. Ty nebyly součástí přímo archeologických nálezů - na to byly nálezy nejspíše moc cenné, ale na vzorcích materiálu, který dané archeologické nálezy obklopoval, pochází tedy ze stejné doby jako samotné nálezy. 

Princip metody je založený na podobném jevu jako u radiokarbonové metody. Kosmické záření vytváří v atomech křemíku a kyslíku v křemenu (chemicky oxidu křemičitému - SiO2)  radionuklidy beryllium-10 a hliník-26. To je možné jen tak dlouho, dokud se hornina nachází přímo na povrchu země. Když je později materiál překryt sedimenty nebo se dostane pod zem nějakým jiným způsobem, přestane se přísun nových radionuklidů obnovovat - kosmické záření už se k materiálu nedostane. Množství radioaktivních atomů se pak začne snižovat díky jejich rozpadu. V dnešní době připadá na jeden gram křemene už jen několik miliónů atomů berylia-10 a hliníku-26. Tyto radioizotopy se rozpadají různou rychlostí. U berylia-10 je to 1,39×10^6 roků a u hliníku-26 7,17x10^5 roků. Vědci pak už jen musí zjistit poměr těchto nuklidů, což dovolí zjistit, jak dlouho byl vzorek pohřben pod zemí. 

Zdroje: DOI: 10.1038/s41586-024-07151-3