Datimi i evolucionit njerëzor

Datimi i evolucionit njerëzor (Smithsonian)

Smithsonian > National Museum of Natural History /

Nga> humanorigins.si.edu/evidence/dating (¹)

PREZANTIMI

Ndërsa bimët dhe kafshët vdesin, mbetjet e tyre ndonjëherë ruhen në rekordin shkëmbor të Tokës si fosile. Fosilet mund të japin të dhëna se si jetonin bimët dhe kafshët në të kaluarën – si dukeshin, çfarë hanin, në çfarë mjedisesh jetonin dhe si evoluan dhe u zhdukën. Për qindra milionë vjet, mbetjet e organizmave (si dhe gjurmët, shtigjet dhe strofullat – të quajtura fosile gjurmë) ishin shumica e të dhënave të lëna pas në të dhënat fosile të Tokës.

Rreth 3 milionë vjet më parë, një lloj i ri i të dhënave u shfaq në shtresat shkëmbore të Afrikës lindore – objekte të bëra nga paraardhësit tanë homininë. Homininët filluan ta jetonin jetën e tyre në një mënyrë tjetër, duke përdorur mjete prej guri në aktivitetet e tyre të përditshme. Veglat e mprehta prej guri i lejonin hominët të prenin dru më lehtë ose të hiqnin mishin nga kockat. Mjete të tjera mund t’i kenë ndihmuar të ushqehen për ushqime bimore ose të gjuajnë e të vrasin kafshët. Përdorimi i mjeteve mund të lërë shenja edhe në kocka, të cilat mund të ruhen. Veglat dhe kockat e shënuara nga kasapi janë gjurmë të sjelljes njerëzore. Ato janë gjithashtu elemente kyçe në studimin e evolucionit njerëzor. Këto objekte përbëjnë të dhënat më të hershme arkeologjike, të cilat studiohen në mënyrë tandem me të dhënat fosile për të ndarë së bashku jetën hominin dhe evolucionin. Ndërsa ka një të dhënë të pasur fosile dhe arkeologjike, procesi i ruajtjes së mbetjeve të lashta mund të ndodhë vetëm në kushte shumë specifike. Meqë regjistrimi nuk është i plotë, kërkimi shkencor vazhdon të zbulojë gjithnjë e më shumë mbetje të lashta.

Për të kuptuar më së miri se si të dhënat në të dhënat arkeologjike dhe fosile përputhen për të zbuluar historinë e evolucionit të njerëzve, ne duhet të dimë moshën në historinë e Tokës kur çdo e dhënë ishte lënë. Falë punës së madhe të shumë shkencëtarëve, një mori teknikash janë në dispozicion deri më sot sa kohë që kur një objekt hyri në të dhënat gjeologjike. Këto teknika mund të ndahen në dy kategori kryesore: takimet relative dhe takimet absolute. Seksioni i parë i kësaj faqeje eksploron teknikat relative të datimit duke u mbështetur në parimet gjeologjike. Seksioni i dytë diskuton se si vetitë fizike dhe kimike të elementeve mund të sigurojnë mosha më të sakta.

DATIMI RELATIV

Disa site arkeologjike dhe fosile nuk përmbajnë asnjë material që është i përshtatshëm për metodat më të sakta absolute të datimit (diskutuar më vonë). Për këto lloj sitesh, shkencëtarët mbështeten në metodat relative të datimit për të pasur një ide të përafërt të moshës së objekteve që gjenden atje. Takimet relative janë aftësia për të përcaktuar se një gjë është më e vjetër ose më e re se një tjetër. Metodat relative të datimit bazohen në disa parime bazë të gjeologjisë që qeverisin mënyrën se si formohen shtresat shkëmbore në sipërfaqen e Tokës.

Shkëmbinjtë sedimentarë janë bërë nga grimca të vockla që transportohen nga agjentët natyrorë (si era dhe uji) dhe vendosen në mjedise të ndryshme, duke formuar një shtresë pas tjetrës. Çdo shtresë është një stratum, dhe shtresa të shumta njëra mbi tjetrën quhen strata. Stratigrafia është studimi i këtyre shtresave për të rindërtuar sekuencën e disa aspekteve të peizazheve dhe mjediseve të lashta me kalimin e kohës. Në vitin 1669, shkencëtari Nicolaus Steno propozoi një sërë “Parimesh të Stratigrafisë” që janë themelore për të gjitha teknikat relative të takimeve. Këto parime janë kyçe për të vendosur rendin në të cilin u formuan shtresat. Përcaktimi i këtij rendi, dhe ku artifaktet dhe fosilet ndodhin brenda sekuencës, është baza e datimit relativ.

Parimet e Stratigrafisë

1. Parimi i mbivendosjes: Për shkëmbinjtë sedimentarë, shtresat në fund të një sekuence janë më të vjetra dhe janë depozituar para çdo shtrese mbi to. Sekuenca u lejon shkencëtarëve të etiketojnë shtresa nga më të vjetrat në më të rejat. Fosilet dhe artefaktet që gjenden në këto shtresa mund të kuptohen më pas si më të vjetra ose më të reja në kohë.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

• Parimi i horizontalitetit origjinal: Shtresat e shkëmbit sedimentar fillimisht ishin depozituar horizontalisht – paralel me tokën. Shkëmbinjtë e anuar fort nuk filluan kështu. Ato u prekën nga proceset gjeologjike që ndodhën pasi fillimisht u depozituan shtresat. Identifikimi i shkëmbinjve të anuar dhe të palosur ndihmon shkencëtarët në vënien në rregull të sekuencës së ngjarjeve.

–(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

3. Parimi i vazhdimësisë laterale: Shtresat shkëmbore sedimentare fillimisht janë të vazhdueshme në të gjitha drejtimet, por mund të ndahen ose të zhvendosen nga ngjarjet e mëvonshme. Kjo mund të ndodhë kur një lumë ose një lumë gërryen një pjesë të shtresave shkëmbore. Kjo mund të ndodhë edhe kur ndodh defekti, duke shkaktuar zhvendosjen e njësive shkëmbore. Shtresat e sedimenteve nuk shtrihen pafundësisht; Kufijtë kontrollohen nga sasia dhe lloji i sedimenteve dhe madhësia dhe forma e zonës ku depozitohen sedimentet. Megjithatë, shtresat shkëmbore që duken identike, por që tani janë të ndara nga një luginë ose veçori tjetër erosionale, mund të supozohet se fillimisht kanë qenë të vazhdueshme dhe kështu të njëjtën moshë.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

4. Parimi i marrëdhënieve të prerjes së kryqit: Shtresat sedimentare që çajnë nëpër shtresa të tjera janë më të reja se shtresat që priten. Ky vëzhgim ndihmon shkencëtarët të identifikojnë ndërprerjet në sekuencën e ngjarjeve dhe t’i vendosin ato ngjarje në rendin e tyre të saktë. Në diagramin më poshtë, shtresa “H” çan në shtresa D, E, F, dhe G dhe për këtë arsye është më e reja.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Biostratigrafia/Biokronologjia dhe Fosilet Treguese

Fosilet janë përdorur për të përcaktuar periudhat gjeologjike dhe kohëzgjatjen e tyre. Një ndryshim i madh i bimëve dhe kafshëve është i nevojshëm për të identifikuar një periudhë të re gjeologjike. Shumica e periudhave gjeologjike që shkencëtarët kanë emëruar u përfunduan nga një ngjarje e madhe zhdukjeje ose zëvendësimi i një numri të madh speciesh. Si rezultat, periudhat gjeologjike dhe njësitë më të vogla të kohës gjeologjike zakonisht kanë një grup karakteristik të specieve fosile. Këto fosile pastaj mund të përdoren për të krahasuar moshat e njësive të ndryshme gjeologjike. Për të kufizuar më tej moshën e sekuencave, shkencëtarët mbështeten në fosilet treguese. Fosilet treguese janë bimë ose kafshë specifike që janë karakteristike për një shtrirje të veçantë të kohës gjeologjike, dhe mund të përdoren deri më sot sedimentet në të cilat gjenden. Fosilet treguese duhet të kenë një shtrirje kohore të kufizuar dhe shpërndarje të gjerë gjeografike. Sedimentet që janë depozituar shumë larg njëri-tjetrit, por që përmbajnë të njëjtin indeks të specieve fosile, interpretohen se përfaqësojnë të njëjtën kohë të kufizuar.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Kur shkencëtarët zbuluan për herë të parë skeletin e famshëm fosile Australopithecus afarensis hominin me nofkën “Lucy” në Etiopi, ata fillimisht vlerësuan moshën e saj duke përdorur parimet e biostratigrafisë: korrelimin e zbulimeve fosile të kafshëve të tjera në shtresa mbi një zonë të madhe. Tre lloje suid (derri) të zhdukura, të cilat më parë ishin datuar në vende të tjera, u gjetën në të njëjtën shtresë si skeleti i saj. Ata ishin Nyanzachoerus kanamensis, që ndodhi 5.1 – 2.4 milion vjet më parë; Kolpochoerus afarensis, e cila ndodhi 3,5 – 2,9 milionë vjet më parë; dhe Notochoerus euilus, që ndodhi 3,8 – 1,8 milionë vjet më parë. I vetmi interval kohor në të cilin jetonin të tre llojet është midis 3.5 dhe 2.9 milion vjet më parë. Duke përdorur përparimet e mëvonshme në teknikat absolute të takimeve, ne tani e dimë se skeleti i Lucy është rreth 3.18 milionë vjet i vjetër – një rezultat që e vendos atë direkt brenda gamës së parashikuar të moshës bazuar në biostratigrafi.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Paleomagnetizmi dhe magnetostratigrafia

Kjo metodë përfshin matjen e grimcave magnetike në shtresa për të përcaktuar orientimin e fushës magnetike të Tokës. Ekzistojnë dy përkufizime të veçanta të konceptit të “veriut”. E para është veriu i vërtetë gjeografik, i cili ndodhet në Polin e Veriut. E dyta është veriu magnetik, i cili zhvendos vendndodhjen e tij bazuar në luhatjet në fushën magnetike të Tokës. Pra, në çdo kohë të caktuar, një busull mund të mos tregojë drejt veriut gjeografik; Ajo tregon kudo që ndodhet veriu magnetik. Vendndodhja aktuale e polit magnetik të veriut është pranë ishullit Ellesmere në veri të Kanadasë.

Fusha magnetike e Tokës gjithashtu pëson ndërrime që janë shumë më të mëdha. Këto ngjarje të rralla ndodhin ngadalë dhe njihen si përmbysje magnetike. Gjatë një përmbysjeje magnetike, pozicioni i veriut magnetik zhvendoset në hemisferën jugore të planetit. Nëse një përmbysje magnetike do të ndodhte sot, poli magnetik i veriut do të kalonte përfundimisht në afërsi të polit gjeografik të jugut, dhe busullat do të fillonin të tregonin jugun. Përmbysje të tilla ndodhin mjaft shpesh për të qenë të dobishme në takimet gjeologjike. Studiuesit kanë përcaktuar datat kur ndodhën këto kthime. Përmbysja më e fundit magnetike ndodhi rreth 780,000 vjet më parë.

Shkencëtarët janë në gjendje të regjistrojnë ndryshimin në fushën magnetike të Tokës me kalimin e kohës. Mineralet magnetike të pasura me hekur “lundrojnë” lirisht në shkëmb të shkrirë dhe orientohen në fushën magnetike të Tokës si gjilpëra busulle. Në kohën kur shkëmbi i shkrirë ftohet dhe bëhet i ngurtë, ato minerale magnetike mbyllen në pozicion brenda shtresës shkëmbore. Këto shkëmbinj tani janë një rekord i drejtimit (polaritetit) të fushës magnetike të Tokës në kohën kur ata u formuan. Çdo shtresë shkëmbore që përmban hekur mund të ketë grimcat e saj të radhitura magnetikisht të kyçura në kohën kur u formua shkëmbi.

Shkencëtarët mund të studiojnë një sekuencë të gjatë shtresash dhe të shohin se si polariteti magnetik i mineraleve të hekurit brenda shkëmbit ka ndryshuar gjatë gjithë asaj sekuence. Ky model mund të krahasohet me rekordin e mirë-vendosur të polaritetit në mbarë botën, i cili është e gjithë historia e rrotullimeve të mëdha në fushën magnetike të Tokës. Pasi të kuptojnë se cilën pjesë të përgjithshme të asaj historie kanë, shkencëtarët mund të përcaktojnë shtrirjen kohore të shkëmbit dhe përmbajtjen e tij. Kjo është veçanërisht e dobishme në grupet e shtresave. Gjeologët zakonisht nuk përdorin një shtresë të vetme stratigrafike në datimin paleomagnetik, sepse ju duhen shtresa të shumta për të gjetur modelin e rrotullimit të fushës magnetike të Tokës. Fosilet e një hominini afrikano-jugor,  Australopithecus sediba, ishin në gjendje të datoheshin duke përdorur këtë metodë, sepse fosilet u gjetën të ngulitura në një stratum shumë pranë një prej këtyre përmbysjeve magnetike.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Tephrochronology/Tephrostratigraphy

Tephrochronology është datimi i shpërthimeve vullkanike dhe ngjarjeve të tjera duke studiuar shtresat e tefras. Tefra i referohet produkteve të shpërthimeve vullkanike: lavës, hirit, pumikut dhe mbeturinave vullkanike shkëmbore. Të gjitha këto produkte përmbajnë xham vullkanik. Përbërja kimike e këtij materiali qelqi është unike për çdo shpërthim, si një gjurmë gishtash. Kjo do të thotë se shtresat gjeologjike që përmbajnë këtë material qelqi mund të lidhen me shpërthime specifike në kohë dhe vende specifike.

Tephrostratigraphy analizon këto gjurmë kimike të gishtërinjve dhe i krahason ato në të gjithë hapësirën. Shkëmbinjtë me të njëjtën gjurmë gishtash në vende të ndryshme mund të gjurmohen në të njëjtin shpërthim. Nëse shkencëtarët gjejnë një shtresë hiri vullkanik me një datë të njohur në njërën anë të një lugine dhe gjithashtu gjejnë një shtresë hiri me të njëjtën gjurmë kimike gishtash diku tjetër në luginë, ata mund të supozojnë se këto shtresa janë shtruar në të njëjtën kohë.

Shkencëtarët përdorin parimin e mbivendosjes të diskutuar më parë edhe për këtë teknikë takimesh. Kur gërmojnë një vend që përmban fosile ose artefakte hominine, shtresa hiri vullkanik ndonjëherë mund të datohen (shih seksionin Absolute Dating më poshtë) sipër dhe poshtë vendit ku gjenden këto mbetje të lashta. Kjo metodë u lejon shkencëtarëve të përcaktojnë gamën e moshës për vendin: ajo nuk mund të jetë më e re se shtresa e sipërme e hirit dhe nuk mund të jetë më e vjetër se shtresa e hirit të poshtëm.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

DATIMI ABSOLUT

Metodat relative të takimeve sigurojnë sekuenca “më të vjetra në më të reja” ose kllapa moshash të përafërta. Metodat absolute të datimit janë mënyra për të vlerësuar një moshë kronologjike specifike në vite. Këto vlerësime të moshës janë subjekt i marzheve të gabimit – një statistikë që shpreh shkallën e saktësisë së vlerësimit. Të gjitha metodat absolute të datimit kanë marzhe gabimi, dhe këto ndryshojnë në varësi të metodës së përdorur dhe faktorëve të lidhur me materialin e datuar. Metodat absolute të takimit janë zgjedhja e parë për datimin gjeologjik nëse materialet e përshtatshme janë në dispozicion deri më sot. Këto metoda punojnë me disa lloje materialesh gjeologjike dhe ato mund të përdoren për të siguruar matje të drejtpërdrejta të moshës së fosileve, mbetjeve arkeologjike ose shtresave të lidhura me këto gjetje. Ky seksion do të shqyrtojë disa nga këto metoda më hollësisht, duke u fokusuar në ato që përdoren më shpesh në kërkimin e evolucionit njerëzor.

Datimi radiometrik

Për të përcaktuar moshën absolute të një fosileje ose artifakti, shkencëtarët mund të përdorin një lloj “ore” natyrore si bazë për të përcaktuar datën kur është formuar. Një orë regjistron kohën me një normë fikse. Materialet radioaktive gjithashtu prishen me një normë fikse që mund të matet në një laborator. Gjeologët zakonisht përdorin metoda radiometrike datimi bazuar në prishjen radioaktive natyrore të disa elementeve të tilla si uraniumi, kaliumi dhe karboni si metoda të besueshme deri më sot ngjarjet e lashta.

Atomet janë të përbërë nga tre blloqe bazë ndërtimi: protonet, neutronet dhe elektronet. Protonet dhe neutronet përbëjnë pjesën më të madhe të masës së atomit (që gjendet në bërthamë), dhe elektronet rrotullohen rreth bërthamës. Për çdo element në tabelën periodike, numri i protoneve është konstant ndërsa numri i neutroneve dhe elektroneve mund të ndryshojë. Izotopet janë variacione të një elementi kimik. Çdo variacion ka të njëjtin numër protonesh, por një numër të ndryshëm neutronesh. Çdo izotop identifikohet nga shuma e protoneve dhe neutroneve brenda një atomi. Për shembull, elementi karbon ka gjashtë protone, por mund të ketë gjashtë, shtatë, ose tetë neutrone. Kështu, karboni ka tre izotope: karboni-12 (¹²C), karboni-13 (¹³C), dhe karboni-14 (¹⁴C).

Shumica e izotopeve që gjenden në Tokë janë të qëndrueshme, që do të thotë se nuk ndryshojnë përbërjen e tyre të protoneve dhe neutroneve pavarësisht nga koha apo kushtet mjedisore. Disa izotope, megjithatë, kanë një bërthamë të paqëndrueshme dhe janë radioaktive. Prishja radioaktive ndryshon një izotop të paqëndrueshëm të një elementi në një të qëndrueshëm. Izotopi i paqëndrueshëm lëshon spontanisht energji nëpërmjet rrezatimit që ndryshon numrin e protoneve, neutroneve ose të dyjave. Bërthama atomike që prishet quhet izotop prind, dhe produkti i prishjes quhet izotop bijë.

Datimi radiometrik përfshin matjen e raportit të izotopeve prind dhe bijë në një mostër radioaktive. Këto mostra duhet të jenë lëndë organike (pra, dru, kocka dhe guaska) ose disa minerale dhe materiale gjeologjike që përmbajnë izotope radioaktive. Është matur shkalla e prishjes për shumë izotope radioaktive; As nxehtësia, presioni, graviteti, as variabla të tjera nuk e ndryshojnë shkallën e prishjes.

Prishja radioaktive matet në gjysmë-jetë. Një gjysmë-jetë është sasia e kohës që i duhet gjysmës së izotopit prindëror për t’u prishur në izotope vajzash. Kur sasitë e izotopeve prind dhe bijë janë të barabarta, ka ndodhur një gjysmë-jetë. Nëse dihet gjysma e jetës së izotopit, sasia e izotopeve prind dhe bijë mund të matet dhe sasia e kohës që kur filloi prishja radioaktive mund të llogaritet. Izotopet e elementeve të ndryshme janë të dobishme për moshat e ndryshme për shkak të variacioneve në gjatësinë e tyre gjysmë-jetësore.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Datimi Radiokarbon (Carbon-14)

Karboni ka tre izotope: karboni-12 (¹²C), karboni-13 (¹³C), dhe karboni-14 (¹⁴C). ¹²C dhe ¹³C janë izotope të qëndrueshme, dhe nuk funksionojnë si tregues ndryshim-mbi-kohë për datimin radiometrik. ¹⁴C, megjithatë, është e paqëndrueshme. Me një gjysmë-jetë prej 5730 vjetësh, datimi me radiokarbon është një nga teknikat më të përdorura të datimit radiometrik. ¹⁴C gjenerohet në atmosferë kur bombardimi i rrezatimit kozmik krijon neutrone që bashkëveprojnë me atomet e azotit, duke nxjerrë një proton nga bërthama për të krijuar një atom karboni me 8 neutrone (¹⁴C). ¹⁴C pastaj inkorporohet në disa nga molekulat e dioksidit të karbonit (CO₂) në ajër. Gjatë fotosintezës, bimët marrin CO₂ dhe përdoreni për të ndërtuar indet e tyre. ¹⁴C kalon përmes bimëve tek kafshët (dhe njerëzit) që i hanë ato. Kur një organizëm vdes, ai ndalon marrjen në 14C dhe përqendrimi i 14C në trupin e tij fillon të ulet nëpërmjet prishjes radioaktive. Duke ditur gjysmën e jetës së 14C, mosha e indeve bimore ose shtazore të ngordhura mund të llogaritet duke matur sasinë e 14C të mbetur në një mostër. Në mënyrë kritike, për të përdorur këtë metodë datimi mostra duhet të jetë organike – ajo duhet të përmbajë karbonin dhe të ketë qenë dikur gjallë. Për shkak se gjysma e jetës së 14C është e shkurtër (sipas standardeve gjeologjike), mosha brenda së cilës kjo metodë është e dobishme është midis 50 dhe 50,000 vjet të vjetra. Mbi 50,000 vjet të vjetra, sasia e ¹⁴C e lënë në mostër do të jetë shumë e vogël për t’u matur me saktësi. Për fat të mirë, ka metoda në dispozicion të shkencëtarëve që lejojnë datimin e materialeve më të vjetra se kufiri i moshës së datimit me radiokarbon.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Datimi > ⁴⁰Potassium-⁴⁰Argon

Potassium-argon (⁴⁰K-⁴⁰Ar) datimi⁽¹⁾ është një metodë datimi radiometrike që mbështetet në prishjen radioaktive të një izotopi të paqëndrueshëm të potassiumit në një izotop të qëndrueshëm të argonit. Kaliumi është një element i zakonshëm që gjendet në shumë minerale. Ai është gjithashtu një përbërës kryesor i disa llojeve të materialeve vullkanike. Në këto materiale, ⁴⁰K prishet në ⁴⁰Ar (një gaz), i cili është bllokuar brenda kristaleve minerale ndërsa materialet ftohen. Izotopi i vajzës ⁴⁰Ar pastaj fillon të grumbullohet. Raporti midis dy izotopeve në një mostër minerale përdoret për të llogaritur kohën që kur minerali filloi të kurthonte ⁴⁰Ar. Gjysma e jetës së këtij procesi është 1.3 miliardë vjet dhe është shumë më e gjatë se prishja e ¹⁴C. Për shkak të kësaj, mosha mbi të cilën mund të aplikohet kjo metodë është gjithashtu më e gjatë, midis 100.000 vjet dhe moshës së Tokës (4.6+ miliardë vjet).

Një revolucion i rëndësishëm në datimin absolut për kërkimin e evolucionit njerëzor ishte futja e një kristali të vetëm datimi ⁴⁰Ar-³⁹Ar. Kjo metodë e modifikuar përdor një laser shumë të ngushtë për të ngrohur një kristal të vetëm brenda një mostre në mënyrë që të nxjerrë izotopet e argonit për matjen dhe llogaritjen e moshës. Kjo metodë i lejon kërkuesit të identifikojë dhe përjashtojë kokrrat ndotëse nga shpërthimet e mëparshme të moshave të ndryshme. Vetëm kristalet e shpërthimit më të fundit janë përfshirë në analizën e datimit. Kjo metodë rrit shumë saktësinë e datimit dhe saktësinë e shtresës që prodhoi mostrën vullkanike. Aftësia për të identifikuar një shpërthim të vetëm është shumë e dobishme në vendet ku vullkanet shpërthejnë shpesh dhe kështu mund të përziejnë materiale nga shpërthimet e kaluara. Kjo metodë është përdorur për të kufizuar moshat e disa vendeve dhe gjetjeve të shquara, duke përfshirë vendin e Olorgesailie, Kenia dhe rajonet ku u gjet skeleti “Lucy” në Etiopi dhe skeleti “Turkana Boy” në Kenia.

Së bashku, ⁴⁰K-⁴⁰dhe ⁴⁰Ar-³⁹Ar janë metoda jashtëzakonisht të dobishme deri më sot fosilet dhe vendet arkeologjike që lidhen me origjinën njerëzore në Afrikën lindore, sepse ajo zonë e botës ka qenë shumë aktive vullkanike për miliona vjet. Prania e gjerë e materialeve vullkanike në të gjithë peizazhin bën të mundur përdorimin e këtyre metodave deri më sot shumë nga vendet e rëndësishme hominin në këtë rajon.

---

⁽¹⁾ Datimi ⁴⁰K-⁴⁰Ar kërkon ndarjen e mostrave në dy për matje të veçanta K dhe Ar. Ky proces rezulton në marzhe të mëdha gabimi në matje. Një update për ⁴⁰K-⁴⁰Ar dating u zhvillua në mënyrë që të zvogëlojë këtë gabim. Kjo metodë e përditësuar, Datimi ⁴⁰Ar-³⁹Ar, kërkon vetëm një mostër dhe përdor një matje të vetme të izotopeve të argonit. Hapat e sipërpërmendur kryhen, por futet një proces shtesë i cili mbështetet në irradiimin e neutroneve nga një reaktor bërthamor për t’u konvertuar ³⁹K (e qëndrueshme) në ³⁹Ar (i paqëndrueshëm). Një material standard referimi i moshës së njohur irradiohet në të njëjtën kohë me mostrat e panjohura, duke bërë të mundur përdorimin e një matjeje të vetme të izotopeve të argonit për të llogaritur Raporti ⁴⁰K/⁴⁰Ar dhe të marrë një moshë.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Datimi i serive të uraniumit

Kjo metodë është një nga një familje metodash që përdorin izotope të shumta, të ndryshme të paqëndrueshme uraniumi që prishen në izotope të qëndrueshme plumbi nga rrugë të ndryshme kimike. Më e rëndësishmja për kërkimin e evolucionit njerëzor është rruga e prishjes që fillon me Uranium-238 (238U), e cila prishet në Lead-206 (206Pb). Ndryshe nga shumë elementë të tjerë radioaktivë, uraniumi kërkon hapa të shumtë për t’u prishur në plumb për shkak të peshës së tij atomike masive. 206Pb është hapi i fundit në këtë proces prishjeje sepse është i qëndrueshëm. Ky proces i shumëfishtë i prishjes do të thotë se gjysma e jetës së serisë së uraniumit është e gjatë, duke u lejuar shkencëtarëve të datojnë materiale shumë të vjetra si Acasta Gneiss kanadeze (shkëmbi më i vjetër i njohur në botë) i cili vlerësohej të ishte 4.03 miliardë vjet i vjetër duke përdorur datimin me plumb uraniumi.

Datimi me plumb uraniumi është i ngjashëm me metodat e tjera radiometrike në atë që produkti përfundimtar (206Pb) është i qëndrueshëm. Megjithatë, hapat e ndërmjetëm të prishjes për të arritur në atë produkt fundor të qëndrueshëm janë të dobishme edhe për takimet. Metodat në këtë seri llogarisin moshat ndryshe nga metodat e tjera radiometrike, sepse izotopet e vajzës së tyre janë të paqëndrueshme. Më e përdorura e kësaj serie është shtegu 234U-230Th (uranium-thorium). Thoriumi nuk është soluble në ujë, kështu që materiali gjeologjik i formuar nga uji rrjedhës (si shpellat) zakonisht nuk përmban ndonjë thorium. Në të kundërt, uraniumi është i soluble në ujë dhe inkorporohet në materialin gjeologjik. Me kalimin e kohës, 234U i paqëndrueshëm prishet në të 230-in; Ky proces ka një gjysmë-jetë prej 245,000 vjetësh. Megjithatë, 230Th është gjithashtu radioaktive (me një gjysmë-jetë 75,000 vjet), kështu që në vend që të grumbullohet pafundësisht, ajo gjithashtu fillon të prishet. Përfundimisht arrihet një ekuilibër midis prishjes dhe akumulimit të këtyre izotopeve, gjë që lejon një llogaritje të datës së mostrës. Datimi i serive të uraniumit është veçanërisht i dobishëm në rajonet që nuk janë vullkanikisht aktive si Afrika e Jugut dhe Evropa Perëndimore. Ai është gjithashtu veçanërisht i dobishëm në vendet e shpellave, sepse uraniumi futet shpesh në shpella nëpërmjet ujit që rrjedh ngadalë.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Datimi jo-radiometrik

Ka shumë metoda absolute takimesh që mbështeten në disa procese përveç prishjes radioaktive. Ka shumë “orë” natyrore që kanë shkallë të ndryshme besueshmërie dhe përdorimi. Seksioni vijues paraqet disa nga këto teknika që zbatohen më së shpeshti në kërkimin e evolucionit njerëzor.

Datat e bllokuara të elektroneve

Metodat e datimit të elektroneve të bllokuara masin sasinë e rrezatimit (drita e diellit, nxehtësia etj.) të marra nga një objekt. Këto metoda punojnë vetëm në materiale që janë kristalore, që do të thotë se kanë një rregullim atomik si lattice. Të gjitha strukturat kristalore kanë papërsosmëri të shkaktuara nga atomet e munguara ose prania e papastërtive në strukturë. Kur ekspozohen ndaj rrezatimit nga mjedisi, elektronet në strukturë thithin energjinë, shkëputen nga bërthama e atomit të tyre dhe bëhen “të bllokuar” në këto papërsosmëri latice dhe fillojnë të grumbullohen.

Kur materiali i nënshtrohet dritës së diellit ose nxehtësisë tjetër të lartë, elektronet e bllokuara çlirohen. Nëse materiali është varrosur, ai fillon të grumbullojë elektrone të bllokuara. Shkencëtarët më vonë mund ta ekspozojnë materialin ndaj nxehtësisë ose dritës në laborator, i cili lëshon përsëri elektronet e bllokuara. Në vend që të tregojë se kur u formua materiali, ky lëshim u tregon studiuesve se sa kohë ka kaluar që kur materiali u ekspozua për herë të fundit ndaj nxehtësisë ose dritës. Kjo metodë është e dobishme për datimin e ngjarjeve të tilla si varrimi i një objekti, qitja e qeramikës, ose trajtimi i nxehtësisë së veglave prej guri. Është kritike të jesh në gjendje të ndahesh kur një material (një shkëmb, për shembull) u formua kundrejt kur u ndryshua dhe u varros (pas trajtimit të nxehtësisë si një mjet guri).

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Ka dy metoda kryesore të bllokuara të datimit të elektroneve, të cilat diskutohen më poshtë:

1. Termoluminescence (TL)

Termoluminescence përdoret për të datuar mineralet kristalore deri në kohën e ngjarjes së tyre të fundit të ngrohjes në të kaluarën. Kjo metodë është e dobishme për qeramikën (qeramikën) dhe sedimentet që ishin të ekspozuara ndaj një sasie shumë të konsiderueshme të dritës së diellit. Ndërsa rrezatimi nga mjedisi bombardon vazhdimisht mineralet, elektronet e energjizuara fillojnë të ngecin brenda defekteve të lattices së kristaltë.

Siç u theksua më sipër, një hyrje e energjisë si nxehtësia apo drita është e nevojshme për të liruar këto elektrone të bllokuara. Akumulimi i elektroneve të bllokuara ndodh me një normë të matshme proporcionale me rrezatimin e marrë nga mjedisi i menjëhershëm i një ekzemplari. Kur një ekzemplar ngrohet, energjia e bllokuar çlirohet në formën e dritës (luminescence) ndërsa elektronet shpëtojnë.

Sasia e dritës së prodhuar mund të matet në një mjedis laboratorik. Për shkak se ky akumulim i elektroneve të bllokuara fillon me formimin e strukturës së kristaltë, termoluminescence mund të datojë materialet kristalore kur u formuan ose deri në herën e fundit që materialet u ekspozuan ndaj dritës. Për qeramikën ky është ose momenti kur shkrepen ose hera e fundit që qeramikat u ekspozuan në diell ashtu siç u varrosën, gjë që mund të dallohet nga shkalla e spastrimit në kurthet e elektroneve.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

2. Ndriçimi i stimuluar optik (OSL -Optically Stimulated Luminescence)

Ndriçimi i stimuluar optik zbulon kur sedimentet u ekspozuan për herë të fundit ndaj niveleve më të ulëta të dritës sesa kërkohet për datimin e termoluminescence. Disa minerale brenda sedimenteve (si quartz) e ruajnë energjinë në formën e rrezatimit me një ritëm të njohur, konstant. Kur këto minerale janë në tokë, elektronet nga elementet radioaktive ngecin në defektet e strukturave të tyre kristalore. Nëse mineralet janë të ekspozuara ndaj niveleve mjaft të larta të rrezatimit (si drita e diellit), ky ekspozim shkakton dridhje në latticet minerale. Një pjesë e elektroneve të bllokuara nga elementet radioaktive lirohen, dhe se energjia e çliruar matet dhe përdoret për të llogaritur datën kur minerali u ekspozua për herë të fundit në atë nivel të dritës së diellit (pra data e përafërt e varrimit).

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

METODA TË TJERA RELEVANTE PËR KËRKIMIN E EVOLUCIONIT NJERËZOR

Datimi i pistës së fissionit

Datimi i gjurmëve të fissionit bazohet në të njëjtat parime si datimi me plumb uraniumi, por produkti “bijë” që matet nuk është një element, por përkundrazi dëmi i bërë brenda një kristali. Për shkak se uraniumi është një element kaq i paqëndrueshëm, bërthama është e aftë për fission spontan, që do të thotë ndarjen me forcë të bërthamës në dy fragmente të masës së ngjashme. Kjo ngjarje është aq e fuqishme sa mund të lërë “gjurmë” të dëmtimit në kristalin në të cilin uraniumi është bllokuar. Shkencëtarët mund ta zhytin këtë kristal në acid dhe t’i bëjnë këto gjurmë të dukshme për analiza nën mikroskop. Numri i gjurmëve që ato numërojnë mund të krahasohet me përmbajtjen e uraniumit brenda vetë mostrës për të llogaritur moshën e kristalit. Kjo metodë zakonisht aplikohet në shkëmbinjtë që tregojnë mirë gjurmët, të tilla si zirkonet.

Rezonanca e rrotullimit të elektroneve (ESR)

Kjo teknikë u fut në vitet 70 deri më sot materiale të formuara kohët e fundit, të cilat nuk mund të datohen duke përdorur metodën e radiokarbonit. Ajo mund të aplikohet në materiale organike të tilla si smalti i dhëmbëve dhe guaska. Kjo e bën këtë teknikë të dobishme sepse dhëmbët janë pjesa më e zakonshme e skeletit që gjendet në të dhënat fosile.

Enameli i dhëmbëve është kryesisht i përbërë nga hidroxyapatiti mineral, i cili zotëron dy gjendje energjie: gjendjen jo të eksituar dhe gjendjen e eksituar. Rrezatimi gjeologjik natyror mund të transferojë elektronet midis këtyre shteteve. Raporti i elektroneve të bllokuara në të dy shtetet është proporcional me kohëzgjatjen e irradiimit (pra sasinë e kohës së varrosur), e cila nga ana e saj jep një moshë të saktë të dhëmbit.

Racemization aminoacide

Kjo metodë u fut në mesin e viteve 80 dhe u rafinua gjatë viteve 1990 si një përpjekje për të zgjeruar shumëllojshmërinë e metodave të datimit të përdorimit për materialet biogjenike. Aminoacidet mund të ekzistojnë në dy forma të ndryshme të imazhit pasqyrë (lloji L dhe D) që mund të diferencohen duke përdorur dritën e polarizuar. Organizmat e gjallë kanë vetëm aminoacide të tipit L. Kur një organizëm vdes, aminoacidet mund të shfletojnë (“racemize”) midis L dhe D-types; Ndryshimet e tipit L në tipin D me një ritëm të qëndrueshëm derisa të ketë një numër të barabartë të llojeve L dhe D. Raporti i dy llojeve në një mostër organike mund të përdoret për të vlerësuar kohën e kaluar që nga vdekja.

Info> Në kimi, racemizimi është një shndërrim, nga nxehtësia ose nga reaksioni kimik, i një komponimi optik aktiv në një formë racemike (optike joaktive) – Wikipedia (²)

Hidratim obsidian

Obsidiani është një xham vullkanik që është përdorur nga njerëzit e lashtë dhe modernë për të bërë mjete guri dhe armë shumë të cilësisë së lartë, të mprehta. Obsidiani i nënshtrohet një procesi të quajtur hidratim mineral: kur frakturohet, materiali fillon të thithë ujin nga ajri ose mjedisi me një ritëm relativisht të rregullt. Ky absorbim formon një shtresë në sipërfaqen e obsidianit. Trashësia e asaj shtrese mund të matet dhe të lidhet me sasinë e kohës që ka kaluar që kur obsidiani u thye. Arkeologët mund ta përdorin këtë metodë deri më sot në prodhimin e një vegle guri.

PËRMBLEDHJE

Metodat e datimit janë një gur themeli i studimit të së kaluarës, dhe janë një shembull i mirë se si llojet e shumta të shkencës punojnë së bashku – p.sh., gjeologjia, kimia, fizika dhe statistikat. Zhvillimi dhe rafinimi i metodave të takimeve ka qenë një komponent kritik i kërkimit të evolucionit njerëzor, dhe ka dhënë shumë njohuri mbi afatin kohor të së kaluarës sonë. Që nga më të lashtat e të afërmve tanë e deri te risitë historike të specieve tona, metodat e datimit i kanë ndihmuar shkencëtarët të kuptojnë vendet dhe ngjarjet që lidhen me evolucionin njerëzor. Disa nga këto ngjarje të mbuluara në këtë faqe interneti janë theksuar në figurën më poshtë.

(Programi i Origjinës Njerëzore, NMNH, Institucioni Smithsonian)

Nëse dëshironi të mësoni më shumë, ju rekomandojmë të vizitoni këto dy faqe interneti:

1. The Dating Rocks and Fossils Using Geological Methods article in Nature’s excellent Scitable series of online articles in the Nature Education Knowledge Project. (³)

2. University of California, Berkeley Museum of Paleontology’s Understanding Deep Time online resource. (⁴). Ky është një turne informativ në të cilin studentët fitojnë një kuptim bazë të kohës gjeologjike, dëshmitë për ngjarjet në historinë e Tokës, teknikat relative dhe absolute të datimit dhe rëndësinë e Shkallës Kohore Gjeologjike.

Teksti dhe ilustrimet në këtë faqe u zhvilluan kryesisht nga Kim Foecke, me kontribute nga Kevin Takashita-Bynum, dhe redaktuar nga Rick Potts, Briana Pobiner, dhe Jennifer Clark. Ne i detyrohemi disa edukatorëve (Nikki Chambers, John Mead, Wes McCoy, dhe Mark Terry) dhe Hall of Human Origins Volunteers (Ben Gorton, Jurate Landwehr, Carol Schremp, Dave Wrausmann) të cilët gjithashtu dhanë komente dhe sugjerime.

–

Referenca

1. Dating | The Smithsonian Institution’s Human Origins Program (si.edu) ↩︎
2. Racemization – Wikipedia ↩︎
3. Dating Rocks and Fossils Using Geologic Methods | Learn Science at Scitable (nature.com) ↩︎
4. Geologic Time Teacher’s Guide (berkeley.edu) ↩︎