Droppstenar ger arkeologer bättre koll på tiden

Genom att noggannt analysera avlagringarna i en kinesisk droppstensgrotta har forskare från Kina och USA fått nya mått på mängden kol 14 i atmosfären vid olika tidpunkter. Det här ger underlag för noggrannare kol 14-dateringar av till exempel arkeologiska fynd.

– De har väldigt fina data. Det här ger en kontroll av andra mätserier, säger professor Göran Possnert på Uppsala universitet, som själv jobbat med kol 14-datering i flera decennier.

[De nya mätningarna](http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aau0747) ger en sammanhängande mätserie som sträcker sig 54 000 år tillbaka i tiden, vilket är nära gränsen för hur långt tillbaka kol 14-metoden över huvud taget fungerar.

Kol 14-metoden grundas på att det kol som finns i atmosfären är en blandning av olika isotoper – atomer med samma kemiska egenskaper men olika tunga atomkärnor. Kol 12 är vanligast, och den är stabil och finns alltid kvar. Kol 14 bildas i reaktioner mellan kosmisk strålning och kväveatomer i luften, men sönderfaller med en halveringstid på 5 730 år. Genom att jämföra halten av kol 14 med mängden kol 12 i till exempel en växtdel kan forskare se hur länge sedan det var som kolet togs upp ur luften.

Mängden kol 14 i atmosfären har dock varierat genom jordens historia. För att kunna göra bra åldersbestämningar behövs detaljerad information om de här variationerna. Forskarna tog prover från material som avsatts i lager på lager och bildat två stalagmiter (droppstenar som växer från golvet i grottan). De bestämde åldern på varje prov genom att mäta mängden av en toriumisotop, och dessutom mätte de mängden kol 14 i samma skikt. På så vis har de nu lyckats göra en oberoende kontroll av mängden kol 14 i luften genom tiotusentals år.

– De har haft tur, för det är svårt att jobba med stalagmiter, säger Göran Possnert.

Problemet med droppstenar är att de ofta innehåller en stor andel kol som inte kommer från atmosfären, utan från vittrad kalksten, som är miljoner år gammal och där allt kol 14 har försvunnit. De geologiska förhållandena i den här grottan är dock ganska speciella, och genom att jämföra yngre avlagringar i grottan med mätningar på kol 14 i trädringar kunde forskarna se att kolet i droppstenarna i stort sett motsvarar halten i luften. Sedan analyserade de äldre material och sträckte ut mätserien så långt tillbaka i tiden som de kunde. 54 000 år gamla prover innehåller så lite kol 14 att det börjar bli svårt att mäta, och därför fungerar inte den här typen av datering inte längre tillbaka än så.

Mätserien har direkt tillämpning som bakgrundsinformation för kol 14-datering, men de ger också spännande information om jorden som planet. Variationerna i kol 14-halten kan bland annat bero på att mängden kosmisk strålning som når atmosfären ändras med skiftningar i jordens och solens magnetfält, men forskarna tror också att förändringar av cirkulationen i haven har en effekt. Där hoppas de att framtida forskning ska kunna ge avgörande information.