Los hallazgos arqueológicos en todo el mundo han ayudado a los investigadores a completar la historia de la evolución humana y la migración. Una información esencial en esta investigación es la edad de los fósiles y los artefactos. ¿Cómo determinan los científicos sus edades? Aquí hay más detalles sobre algunos de los métodos utilizados para fechar objetos discutidos en "La gran migración humana" ( Smithsonian, julio de 2008):
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- La gran migración humana
Coprolites, Paisley 5 Mile Point Caves, Oregón
Edad: ~ 14, 300 años
Método: datación por radiocarbono
En una cueva en Oregon, los arqueólogos encontraron huesos, restos de plantas y coprolitos, heces fosilizadas. El ADN restante en los coprolitos indicó su origen humano pero no su edad. Para eso, los científicos observaron el carbono contenido en el antiguo estiércol.
Por definición, cada átomo de un elemento dado tiene un número específico de protones en su núcleo. El elemento carbono tiene seis protones, por ejemplo. Pero el número de neutrones en el núcleo puede variar. Estas diferentes formas de un elemento, llamadas isótopos, son inherentemente estables o inestables. Estos últimos se llaman isótopos radiactivos, y con el tiempo se descompondrán, emitiendo partículas (neutrones o protones) y energía (radiación) y, por lo tanto, se convertirán en otro isótopo o elemento. Lo hacen a un ritmo constante llamado "vida media" de un isótopo.
La mayor parte del carbono viene en formas estables de carbono 12 (seis protones, seis neutrones) o carbono 13, pero existe una cantidad muy pequeña (aproximadamente 0.0000000001%) como el carbono radiactivo 14 (seis protones, ocho neutrones). Las plantas y los animales vivos toman carbono-14 junto con los otros isótopos de carbono, pero cuando mueren y cesan sus funciones metabólicas, dejan de absorber carbono. Con el tiempo, el carbono-14 se descompone en nitrógeno-14; la mitad lo hará después de aproximadamente 5, 730 años (esta es la vida media del isótopo). Después de unos 60, 000 años, todo el carbono-14 habrá desaparecido.
Todo lo que alguna vez fue parte de un objeto vivo, como el carbón, la madera, el hueso, el polen o los coprolitos encontrados en Oregón, puede enviarse a un laboratorio donde los científicos miden cuánto carbono-14 queda. Como saben cuánto habría habido en la atmósfera y, por lo tanto, cuánto habría absorbido alguien cuando estuviera vivo, pueden calcular cuánto tiempo ha pasado desde la muerte o la deposición. Los coprolitos tenían un promedio de 14.300 años y son algunos de los restos humanos más antiguos de América.
Cráneos de homínidos, Herto, Etiopía
Edad: ~ 154, 000 a 160, 000 años
Método: datación argón-argón
Un equipo de científicos que excavó en Etiopía en 1997 encontró herramientas de piedra, restos fósiles de varias especies animales, incluidos hipopótamos, y tres cráneos de homínidos. ¿Qué edad tenían? Los restos orgánicos eran demasiado viejos para la datación por carbono 14, por lo que el equipo recurrió a otro método.
La datación por radiocarbono funciona bien para algunos hallazgos arqueológicos, pero tiene limitaciones: puede usarse para fechar solo materiales orgánicos de menos de 60, 000 años de antigüedad. Sin embargo, existen otros isótopos radiactivos que pueden usarse para fechar materiales no orgánicos (como rocas) y materiales más antiguos (hasta miles de millones de años).
Uno de estos radioisótopos es el potasio 40, que se encuentra en la roca volcánica. Después de que la roca volcánica se enfría, su potasio-40 se descompone en argón-40 con una vida media de 1.25 mil millones de años. Es posible medir la proporción de potasio-40 a argón-40 y estimar la edad de una roca, pero este método es impreciso. Sin embargo, los científicos descubrieron en la década de 1960 que podían irradiar una muestra de roca con neutrones y así convertir el potasio-40 en argón-39, un isótopo que normalmente no se encuentra en la naturaleza y es más fácil de medir. Aunque más complejo, este proceso produce fechas más precisas. Por ejemplo, los científicos de la Universidad de California en Berkeley pudieron fechar muestras desde la erupción del volcán Vesubio en el año 79 dC hasta dentro de los siete años posteriores al evento.
Debido a que los cráneos de homínidos y otros artefactos encontrados en Herto no podían ser datados directamente (el material orgánico había sido fosilizado hace mucho tiempo), los investigadores realizaron su análisis en roca volcánica incrustada en la piedra arenisca cerca de los fósiles. La roca tenía entre 154, 000 y 160, 000 años, lo que hace que los cráneos sean el Homo sapiens más antiguo que aún no se ha encontrado.
Piedras ocre grabadas, cueva de Blombos, Sudáfrica
Edad: ~ 77, 000 años
Método: datación por termoluminiscencia
Una excavación de una cueva junto al mar en Sudáfrica reveló dos objetos que fueron claramente hechos por el hombre: pedazos de piedra ocre grabados con un patrón entrecruzado. Sin embargo, ni las piedras ni la roca en la que fueron enterradas eran de origen volcánico, por lo que los investigadores eligieron otro método para determinar su edad: la termoluminiscencia.
Al igual que en la datación argón-argón, el reloj de termoluminiscencia también comienza con la última vez que una roca se calentó a una temperatura alta. El calor extremo elimina los electrones almacenados en ciertos cristales, como el cuarzo y el feldespato, dentro de la roca. Con el tiempo, los cristales atrapan electrones producidos por pequeñas cantidades de átomos radiactivos que se encuentran en el medio ambiente. Al recalentar la roca, los científicos pueden liberar la energía almacenada, que se emite como luz y se llama "termoluminiscencia". La intensidad de la luz indica cuánto tiempo ha pasado desde que la roca se calentó por última vez.
Al igual que los cráneos de Herto, las edades de las piedras ocre talladas de la cueva de Blombos no se pudieron determinar directamente. Sin embargo, en la misma capa de roca que los ocre había pedazos de piedra quemada, que probablemente tenían la misma edad que los ocre e ideales para la datación por termoluminiscencia. La piedra quemada, según se reveló, tenía unos 77, 000 años, lo que hizo que los ocre fueran algunas de las piezas de diseño abstracto más antiguas que se descubrieron.
