TEHNICI SI METODE MODERNE DE DATARE ABSOLUTA IN ARHEOLOGIE

Tehnici si metode moderne de datare absoluta iN ARHEOLOGIE

Parametrul temporal (pozitia cronologica) al oricarui context, fenomen sau eveniment din trecut, pastrat intr-un fel sau altul in structura solului, reprezinta unul din elementele fara de care raportarea oricarui cercetator la istorie este unilaterala, saracita de perspectiva diacronica, evolutiva, respectiv de capacitatea intelegerii premiselor specifice care au dus la aparitia si dezvoltarea acestora. Cunoasterea cronologiei absolute, respectiv capacitatea de percepere a datelor absolute (in ani calendaristici, solari, radiocarbon etc.) a reprezentat (si continua sa reprezinte!) o mare provocare pentru arheologi si in acelasi timp un miraj pentru aceia care se ocupa de epocile foarte indepartate ale istoriei omenirii. Intr-adevar, pe masura ce ne "indepartam" de momentul contemporan, dificultatea plasarii corecte si fine a unui moment petrecut in vechime devine tot mai mare, atat pentru perioadele din istorie in care avem de a face cu dovezi scrise, cat mai ales pentru perioadele in care aceste dovezi lipsesc cu desavarsire. O serie de aplicatii si metode provenite din sfera stiintelor naturii si ale celor exacte au facut posibila, incepand de acum aproximativ 50 de ani, ridicarea lenta a "valului" care facea imposibila perceperea dimensiunii temporale a epocilor vechi, limitata pana atunci la "datele" relative si incomplete oferite de metodele clasice (traditionale).

Fig. 42. Diferite tehnici de datare din domeniul fizicii si materialele care se preteaza pentru

analize in scopul obtinerii datelor cronologice absolute (dupa Aitken 1997)

O serii de medii naturale (calotele glaciare, trunchiurile de copaci, suprafata exterioara a rocilor, structura acizilor nucleici si a proteinelor sanguine, structura materiei organice, campul magnetic terestru, mediile radioactive etc.) dar si anumite artefacte (ceramica, sticla, metalele etc.) prezinta calitatea de a se comporta ca reale "ceasuri" ("ceasuri climatice", "ceasuri radioactive", "ceasuri energetice") (fig. 42), iar variatiile pe care le-au suferit acestea de-a lungul timpului, paralelizate cu evolutia societatilor umane - care, in cazul mediilor naturale, a fost, de cele mai multe ori, influentata sau chiar determinata de unele dintre acestea - au putut fi cuantificate in ani calendaristici, solari. Este necesar de asemenea, sa existe un eveniment care declansaza "ceasul" iar acest eveniment trebuie sa fie asociat cu interesul arheologic. Unele tehnici se leaga automat de arheologie (ex. ceasul termoluminiscent din ceramica este "setat pe zero", de omul antic, in momentul arderii sale in cuptor). In alte tehnici, asocierea poate fi doar aproximata (ex. ceasul radiocarbon din lemn porneste cand se formeaza lemnul nu atunci cand copacul este taiat pentru a fi utilizat de om - de aici scoaterea in evidenta a probelor cu o durata scurta de viata cum sunt ramurile sau cerealele).

Exista tendinta de a privii toate tehnicile stiintifice ca fiind capabile de a oferi date cronologice absolute, insa, adevaratul sens al datarilor absolute este acela de a fii independent de alte cronologii ori tehnici de datare, bazandu-se numai pe cantitati masurabile. Multe tehnici descrise in aceasta lucrare sunt intr-adevar absolute dar nu toate pot actiona independent, fara anumite "setari" prealabile (ex. datarea arheomagnetica necesita curbe de referinta si scari cronologice puse la dispozitie de arheologie sau de alte sisteme cronologice; radiocarbonul este absolut doar in anumite situatii; pentru o mai mare precizie, calibrarea prin dendrocronologie este necesara). Unele tehnici pot fi aplicate in intregime ca metode absolute sau doar ca derivate (ex. datarea aminoacizilor sau hidratarea obsidianului).

Fie ca este vorba de metode bazate pe proprietatile elementelor radioactive (C14, K-Ar, seriile Uraniului etc.), fie pe anumite procese de degradare si transformare a elementelor componente (termoluminiscenta, racemizarea aminoacizilor), de procese de acumulare in timp (dendrocronologia, hidratarea obsidianului), fie pe inregistrarea unor variatii ale caracteristicilor intrinseci sau extrinseci ale pamantului (paleoagnetismul, variatia intensitatii radiatiilor cosmice etc.), diferitele metode au oferit perspective noi demersului arheologic, facand posibila impingerea inapoi in timp a limitelor inferioare a cronologiilor proto- si preistorice (fig. 43).

Fig. 43. Secventele cronologice (in mii de ani) intre care sunt

aplicabile (cu date obiective) diferitele tehnici de datare absoluta (dupa Aitken 1997)

Utilizarea unor metode noi de datare, puse la dispozitie de fizica, va continua sa creasca in volum, acestea largindu-si sfera de activitate pe masura ce avansul tehnologic va deschide noi posibilitati. Arheologia a crescut si ea in complexitate iar vremea cand o persoana putea fi expert in arheologie si in stiinte de laborator a trecut de mult.

intelesul curent al tehnicilor stiintifice este explicat de datarea radiocarbon care de la inceputul anilor 1950 a furnizat o scara cronologica intinsa pana in neolitic si dincolo de aceasta epoca. Impactul sau a fost dramatic rasturnand primele ipoteze despre pasul dezvoltarii omenirii - ce parea ca i-a luat omului unul sau doua milenii pentru a realiza, avea sa fie vazut acum ca i-a luat patru sau cinci milenii. Datarea potasiu-argon a furnizat o scara cronologica mai profunda care a permis o mai buna intelegere a originii primului om modern, patrunzand mult dincolo de Neolitic, in etapele timpurii ale dezvoltarii hominizilor. Etapele dezvoltarii fiecarui "Homo sapiens" si mai ales rolul jucat de ramura Neanderthal, sunt tot mai mult databile printr-un numar de alte tehnici, care completeaza golurile lasate de metodele potasiu-argon si radiocarbon, ca urmare a dezvoltarii tehnologice de ultima ora.

Metoda radiocarbonului (calibrat) a dus la o reevaluare a unor teorii, aratand ca ipotezele privind aparitia unor inventii independente prevazute de schemele cronologice ce au fost dezvoltate pe ipoteza ca lumea lor s-a dezvoltat ca urmare a unui climat favorabil difuziunii tehnicilor si culturii, in afara Orientului Apropiat, in vestul Europei nu pot fi sustinute. Aceste datari stiintifice nu sunt numai o necesitate plictisitoare ce leaga lucrurile furnizand cifre, ci sunt vitale pentru o interpretare valabila.

Datarile stiintifice sunt de regula costisitoare, ele necesitand atat echipament tehnic, cat si un efort al personalului de specialitate (care, la randul sau, se formeaza cu mari investitii si cheltuieli). De asemenea, ele pot actiona distructiv asupra unor materiale arheologice uneori nepretuite, motiv pentru care problemele arheologice care solicita raspunsuri, trebuie evaluate cu grija, inaintea pornirii acestui proces. De asemenea, este nevoie sa se stabileasca daca probabilitatea data de erori (potentiale, in cazul tuturor tehnicilor in discutie) este suficient de acceptabila. Arheologii trebuie sa consulte un laborator pertinent pentru o evaluare a limitelor date de erori si a fiabilitatii in conditiile particulare implicate; datele esentiale in aceasta evaluare sunt gradul de conservare al probelor disponibile si precizia asocierii dintre evenimentul dat de tehnica si evenimentul cu semnificatie arheologica.

Datele absolute au menirea lamuririi unor elemente esentiale in demersul cunoasterii si intelegerii unor "momente" importante din istorie. Cele mai importante sunt datele care au o importanta universala (ex. aparitia primilor oameni moderni si relatia dintre acestia si omul de Neanderthal; domesticirea principalelor animale; debuturile agriculturii; debutul procesului neolitizarii; raspandirea primelor comunitati neolitice; aparitia metalurgiei cuprului si a bronzului etc.). Apoi sunt datele care stabilesc sau intaresc cadrul cronologic de baza al evolutiei unei culturi/civilizatii in diferite regiuni. Alt motiv este nevoia de a data un sit cand exista suspiciuni asupra relatiei sale cu cadrul cronologic regional.

In general, tehnicile de datare "produc" varste in ani calendaristici (solari). Aceasta situatie nu este valabila in toate cazurile. Tehnica radiocarbon produce varste (date) in "ani radiocarbon" iar acestia s-au dovedit a nu fi egali cu anii calendaristici; prin urmare conversia in acestia din urma necesita racordarea la o curba de calibrare.

Metoda carbonului 14 (radiocarbonului; C₁₄)

Este legata de numele fizicianului Willard F. Libby, care, in anul 1960, primea premiul Nobel pentru chimie pentru inventia sa: 'Foarte rar o singura descoperire din domeniul chimiei a avut un asemenea impact asupra gandirii in atatea domenii ale stiintei. Foarte rar o singura descoperire a suscitat un atat de larg interes public' (Fundatia Nobel 1964). Prin aceste cuvinte lumea stiintifica aprecia importanta tehnicii de datare prin C₁₄.

Lumea academica si cea a arheologilor au privit cu deosebit de mari sperante aceasta metoda, considerata mult timp ca fiind unica ce ar fi putut furniza date exacte cu privire la principalele momente din istoria omenirii asupra carora nu existau izvoare scrise. Cercetarile in acest domeniu au evoluat foarte mult, nenumarati specialisti - atat din sfera fizicii atomice cat si din cea a arheologiei - aprofundand aspecte legate de metodologie, specificitati etc, usurand stabilirea exacta a pozitiei cronologice (in timp) a unor creatii materiale.

Izotopul C₁₄ fusese descoperit in 1937 la Berkeley, de catre M. Kammen si S. Ruben (student de-al lui Libby), insa doar in 1946 ideea de a utiliza acest izotop ca un mijloc de datare s-a nascut in mintea lui W. Libby (Universitatea din Chicago, Laboratorul Institutului de studii nucleare). In urmatorii ani, primele masuratori ale activitatii acestui izotop si principiile teoretice de baza ale metodei de datare au fost publicate (1949, 1952). O revolutie discreta in arheologie si in stiinta Terrei era in curs de a se produce: se nastea conceptul de datare absoluta!

Elementul chimic cunoscut in tabelul lui Mendeleev sub numele de "Carbon", ce ocupa pozitia a 12-a (respectiv pe stratul sau de valenta se afla 12 electroni) are 3 izotopi: C₁₂ si C_13, ambii stabili, si C_14, care este instabil si supus descompunerii radioactive. In timpul vietii organismele vii acumuleaza, prin alimentatie si prin respiratie, o anumita cantitate de radioactivitate. In momentul mortii schimbul cu atmosfera este intrerupt, astfel ca din acest moment materia radioactiva asimilata evolueaza conform curbei de scadere a intensitatii radioactivitatii, respectiv a perioadei de injumatatire.

C₁₄ este din punct de vedere chimic identic cu carbonul neradioactiv (C₁₂ si C₁₃), difera doar prin faptul ca are mai multi neutroni in nucleu, fapt care ii cauzeaza o usoara instabilitate. Atunci cand se dezintegreaza, se transforma in N₁₄, care nu este radioactiv. In acest proces de dezintegrare, radiatia nucleara este emisa sub forma de beta - particule, una pentru fiecare atom C₁₄ care se dezintegreaza (corespunde unei radioactivitati extrem de slabe: 16,56 0,07 dezintegrari pe minut/gram de carbon, 1 atom de carbon din o mie de miliarde de atomi de carbon fiind radioactiv). Descompunerea este spontana si are loc la o anumita viteza constanta, fiind neafectata de climat sau mediu. In cazul C₁₄, numarul atomilor intr-o mostra izolata descreste cu 1% la fiecare 83 de ani. Aceasta inseamna ca in 5730 de ani (timpul de injumatatire real), exista o descrestre la jumatate a numarului initial prezent si dupa inca 5730 de ani numarul ramas va fi din nou injumatatit s.a.m.d..

Formarea C₁₄ are loc in atmosfera superioara, datorita interactiunii razelor cosmice cu neutroni, cu N₁₄, principalul izotop al azotului (care eventual se descompune asa cum am mentionat mai sus), la o rata de 2,4 atomi pe secunda la fiecare centimetru patrat din suprafata terestra. Dupa formarea C₁₄, atomii se combina rapid cu oxigenul, formand molecule "grele" de dioxid de carbon (C₁₄O₂) care au un comportament chimic aproximativ identic cu al dioxidului de carbon obisnuit, amestecandu-se cu gazul carbonic din aer. Combinarea in atmosfera este rapida si uniforma iar ulterior, prin fotosinteza, dioxidul de carbon radioactiv intra in ciclul vietii plantelor (Fig. 43). Carbonul este componenta de baza a tesuturilor organice, celulele vii incorporand permanent C₁₄.

Animalele consuma plante si, in consecinta, toate animalele, ca si intreaga lume vegetala, (biosfera) acumuleaza C₁₄. Dioxidul de carbon atmosferic intra in oceane dizolvat sub forma de carbonat, deci si apa oceanelor contine C₁₄. Se formeaza o serie de depozite. In totalitate, atmosfera, biosfera si oceanele, sunt cunoscute ca rezervoare in cadrul carora si intre care se produc schimburi de carbon. Raportul concentratiilor dintre C₁₄ si carbon obisnuit este aproximativ acelasi (unu la un milion de milioane), in intregul rezervor si ramane aproximativ constant cu timpul. Acest raport al concentratiilor reprezinta nivelul de echilibru care este stabilit, la scara globala, intre pierderea prin descompunere radioactiva si producerea datorata razelor cosmice (fig. 44).

Fig. 44. Procesul formarii C14 in atmosfera, al acumularii sale in diferite medii

si schimburile care au loc intre ecestea (dupa Aitken 1997)

In lumea organica schimbul de carbon inceteaza in momentul mortii, din interiorul rezervorului (organic), asistam de acum la o pierdere de C₁₄ prin descompunere radioactiva, care nu mai poate fi inlocuit: de exemplu, cazul formarii moleculelor de celuloza din lemn. Deci, dupa formare, concentratia din lemn scade cu o viteza determinata de timpul de injumatatire. Intensitatea radiatiei C₁₄ isi incepe perioada de scadere, conform unei rate specifice materialelor radioactive, respectiv perioadei de injumatatire (perioada de timp in care intensitatea initiala scade la jumatate), proces ce continua pana la epuizarea totala C₁₄. Comparand concentratia din mostra cu cea a organismului viu, se poate detrmina varsta fosilei respective. In loc de raportul concentratiilor, este de preferat ca in discutie sa folosim activitatea specifica a C₁₄, deci raportul emisiei de beta-particule pe unitatea de masa a totalului de carbon. Acest raport este direct proportional cu raportul concentratiilor. In cazul esantioanelor din lemn, ceasul radioactivitatii incepe in momentul formarii mostrei, deci timpul zero pentru inelele interioare ale unui copac este mai devreme decat pentru cele din afara, iar pentru ultimele inele "timpul zero" corespunde datei taierii.

W. Libby si colaboratorii sai au observat posibilitatea determinarilor varstei si au facut masuratori pe mostre din lemnul sarcofagelor descoperite in mormintele egiptene care au apartinut faraonilor Zoser si Snefru, care au murit in jurul anilor 2700 - 2600 BC. Presupunand ca, odata taiat arborele din care provine lemnul sarcofagului moleculele de celuloza nu mai reprezinta rezervoare de schimb, deci nu mai exista posibilitatea de a fi inlocuite cu alte molecule de C₁₄ ca sa echilibreze pierderea prin descompunere, cercetatorii se asteptau sa gaseasca o concentratie foarte scazuta. Intradevar, rezultatul a fost acesta concentratia de C₁₄ a fost aproape jumatate fata de cea gasita in lemnul viu.

Acest experiment a fost urmat de masuratori mai serioase pe mostre de varsta cunoscuta. Au fost obtinute rezultate satisfacatoare, care confirmau, la inceput, validitatea procesului si utilizarea concentratiei C 14 in deducerea varstei unei mostre nedatate. Acesta a fost inceputul revolutiei radiocarbonului in arheologie si a impactului sau dramatic in cronologia preistorica. Unul dintre primele roade a fost constatarea ca orasul neolitic Jerihon a fost intemeiat cu mai mult de o mie de ani mai timpuriu decat s-a presupus inainte.

S-a presupus ca exista un echilibru intre producerea si descompunerea C₁₄. Cand un organism viu moare sau compusul C₁₄ nu mai poate face schimb cu atmosfera cantitatea de C₁₄ scade prin procesul de injumatatire. Rata de descompunere este egala cu perioada de injumatatire. Initial, perioada de injumatatire a C₁₄ a fost stabilita de Libby la 5568 de ani (1% la 83 de ani). Cunoscand cantitatea initiala se poate stabili perioada de cand proba nu mai se afla in schimb de C₁₄ cu atmosfera.

Premisele ipotetice de la care a pornit Libby au fost urmatoarele:

1. Concentratia de C₁₄ a fost mereu constanta in atmosfera in decursul ultimilor 50.000 de ani (data ce constituie, practic, ca limita fizica a posibilitatilor de datare prin aceasta metoda), nici unul din evenimentele extrinseci (radiatii cosmice, explozii solare, etc.) sau intrinseci pamantului (explozii vulcanice, topirea ghetarilor etc.); nemodificand aceasta concentratie.

2. Rezervoarele de carbon (atmosfera, biosfera si hidrosfera) au fost bine echilibrate si ca toate cele 3 contin aceeasi concentratie de carbon, fara ca schimburile dintre ele sa afecteze in ver-un fel concentratia de C₁₄.

3. Vietuitoarele au asimilat si asimileaza in mod identic si constant C₁₄, indiferent de specie, durata de viata si dimensiune.

Au existat insa probleme inca de la inceputul aplicatiilor si utilizarii metodei radiocarbonului. Dupa 10 ani fasti (fructuosi) - 1950-1960 - in timpul carora metoda, mereu in progres tehnic, a permis imense avansuri, cuceriri atat in cunoasterea preistoriei cat si in intelegerea si cunoasterea evolutiei mediului inconjurator, au aparut si primele dificultati: multe 'varste' (datari) facute cu C₁₄ pe esantioane bine datate istoric - cum ar fi acelea amintite, provenind din Egiptul faraonic - erau intr-un mod notabil prea 'tinere' (datarile ofereau varste prea scurte). Mai mult, erorile date de datarile cu C₁₄ se accentuau pe masura ce esantioanele erau mai vechi ! Astfel, la sfarsitul anilor `50, cronologia radiocarbonului intrase intr-o criza severa.

in anul 1957, celebrul profesor Vl. Miloji (Univ. Heidelberg) publica un studiu in care contesta metoda datarii C₁₄ si isi exprima scepticismul in ceea ce privea posibilitatea ca aceasta sa poata oferi vreodata date credibile pentru preistorie. Opiniile sale au exercitat o puternica influenta asupra cercurilor arheologice, multi cercetatori raliindu-se acestora (mai mult datorita celebritatii lui Miloji decat din proprie convingere). S-au conturat, in anii ce au urmat, doua "tabere" distincte, chiar antagonice: radiocarbonistii si antiradiocarbonistii. Era vremea in care se urmarea contestarea veridicitatii metodei, fiind cercetate in special bazele teoretice fundamentale, principilale, de la care pornise Libby in formularile sale. Astfel, o serie de premise pe care acesta le-a luat in considerare, mai sus amintite, s-au dovedit a nu fi fost exacte.

Primul care a sesizat fluctuatiile de C₁₄ din atmosfera a fost Hugo De Vries, inca din anul 1960. stabilind 3 categorii de variatii ale carbonului atmosferic:

a) variatii pe termen lung, de 5000 ani, sunt determinate de variatia seculara a campului magnetic terestru. Cu cat intensitatea campului magnetic este mai mare fluxul de raze cosmice se micsoreaza si astfel descreste concentratia de C₁₄;

b) variatii pe termen mijlociu, cu o periodicitate de aprox. 200 ani, se pare ca sunt controlate de factorii de clima. Scaderea temperaturii are implicatii asupra maririi rezervorului de schimb 'C₁₄ inchis, inghetat' nu participa la schimb. Topirea ghetarului reintroduce C₁₄ vechi. Aceasta crestere a putut fi stabilita intre 8000 i.e.n. - 500 e.n.;

c) variatiile pe termen scurt, cu o periodicitate de 11-22 ani, asociate cu ciclurile activitatii solare.

Alte cercetari au determinat faptul ca apa oceanului planetar are o concentratie mai mica de C₁₄ decat atmosfera si biosfera. Organismele marine implica o varsta aparenta care a fost denumita 'varsta de rezervor'. Determinarile se extind si la apele curgatoare. Diferentele de varsta pot merge de la cateva sute, la cateva mii de ani. O problema a ridicat si apropierea siturilor de vulcani. Eruptia vulcanica poate elibera in atmosfera cantitati semnificative de C₁₄. Aceasta situatie a fost observabila in cazul depunerilor din insula Thera. Metoda precizeaza data fixarii C₁₄ in organisme, chiar pana la folosirea de catre omul primitiv a unora dintre materialele databile, pot trece perioade variabile. Exista tendinta de a folosi pentru datari materiale cu viata scurta: boabe carbonizate; oase neprelucrate, lemn de la specii cu o viata scurta. Cu toate masurile luate la prelevare, se considera ca toate probele sunt contaminate, motiv pentru care in laborator sunt supuse unui tratament de curatire mecanica sau fizica.

Mai mult, s-a dovedit faptul ca timpul de injumatatire calculat de Libby (5568) nu era cel corect. O serie de recalculari ulterioare realizate de catre diferite laboratoare au obtinut valori diferite, acestea osciland undeva in jurul la 573040 ani (H. Godwin 1962). Totusi, in mod conventional, majoritatea laboratoarelor opereaza cu perioada stabilita de Libby, de 5568 ani, pentru ca datarile sa se raporteze la anul 1950 ("anul 0").

La sfarsitul anilor '60 fiziologistii au ajuns la concluzia conform careia vegetalele nu asimileaza in moduri identice (in maniere asemanatoare) toti izotopii carbonului! Vegetalele care isi desfasoara procesul de fotosinteza conform ciclul Hatch-Slack (Ciclul C₄), ca de exemplu porumbul si meiul, sunt imbogatite in C₁₃ (si in consecinta si in C₁₄) spre deosebire de cele care isi desfasoara fotosinteza urmand ciclul lui Calvin Benson (Ciclul C₃). Corectiile fractiunilor biologice au fost deci efectuate normalizand valorile &C₁₃, care sunt o alta formulare a raportului izotopic C₁₃/C₁₂, la o valoare de -25%_o prin raportarea la un standard international (P.D.B.). Aceasta corectie, care poate sa varieze in jur de 100 de ani pentru o turba si in jur de 400 de ani pentru un carbune, permite intelegerea, in fine, de ce in America Latina, unde porumbul este cel mai adesea baza alimentatiei, esantioanele datate istoric dadeau date absolute mai 'tinere' in jur cu 100 de ani.

Numeroase lucrari, precum cele ale lui P.E. Damon, au demonstreat ca activitatea C₁₄ a crescut sau descrescut in legatura cu diversele minime sau maxime de activitate solara din ultimii mii de ani. Totusi, acest fenomen nu explica miile de oscilatii (wiggles) pe perioade scurte, care antreneaza o fluctuatie a continutului de C₁₄ in proportie de 5% mult mai mici, ce-i drept, pentru a explica 'sariturile' (diferentele) de 30-50% puse in evidenta pentru ultimul stadiu glaciar!

Deasemenea ipoteza unei supracresteri a intensitatii de raze cosmice in momentul exploziilor supernovelor nu prea indepartate de sistemul nostru solar, ramane credibila deoarece si anomaliile din cadrul concentratiilor acestor izotopi de origine cosmica (cum ar fi Beriliul (Be₁₀) au fost masurate in cadrul calotelor polare raportate la ultimii 30-40.000 de ani B.P. Sondajele (forajele) efectuate in calotele polare de gheata au pus in evidenta alt fenomen. Analizand compozitia chimica a bulelor de aer prinse in cadrul masei de gheata, specialistii glaciologi de la Berna si de la Laboratoarele de Glaciologie de la Grenoble a demonstrat faptul ca, continutul in gaz carbonic al atmosferei a variat de-a lungul vremii. El era, de pilda, mai redus in momentul ultimului maxim glaciar cu aproximativ 30% in comparatie cu cel din perioada preindustriala!

Variatiile in continutul de CO₂ rezulta din surplusurile aparute in urma schimburilor dintre diferitele rezervoare, dovedindu-se faptul ca rezervorul de carbon oceanic este de 60 de ori mai mare decat cel al atmosferei si biosferei. Astfel, o mica modificare (variatie) a circulatiei oceanice poate avea o influenta considerabila asupra surplusurilor (cantitatilor) din urma schimburilor de gaz carbonic dintre ocean si atmosfera si, prin urmare, si asupra concentratiei de C₁₄. Acest fenomen in sine (de unul singur) ar fi de natura sa explice cei 1000-2000 de ani de 'intinerire' a datarilor C₁₄.

Al treilea efect si probabil cel mai important pentru controlul producerii C₁₄ este intensitatea campului magnetic terestru. Toate particulele incarcate electric (precum protonii cosmici) care intra intr-un camp magnetic au traiectoria deviata. Astfel, o intensitate mai mica a campului magnetic ar determina o cantitate mai mica de protoni cosmici care sa interactioneze cu straturile superioare ale atmosferei si prin urmare o cantitate mai mica de C₁₄ produs. intre anii 1967-1970 s-a demonstrat corelatia ingusta intre variatiile intensitatii campului magnetic si variatiile pe termen lung a raportului C₁₄/C₁₂ in atmosfera. M. Barbetti, in anii 1970-1980, a demonstrat, masurand paleo-intensitatile campului magnetic, din depunerile de lave vulcanice sau din esantioane arheologice, precum luturile arse in cuptoare, rolul predominant al campului magnetic asupra variatiilor in ceea ce priveste producerea C₁₄. Rezultatele analizelor realizate asupra sedimentelor si calotelor marine in vederea cunoasterii paleo-intensitatilor pentru ultimii 50.000 de ani, completate de noi masuratori prezentate in 1995 la San-Francisco, confirmau, 'intinerirea' datarilor cu C₁₄ aceasta putand atinge valori de 3500 ani in cazul unor datari intre 20 si 30.000 de ani, 2500 ani in cazul unor datari intre 30 si 35.000 de ani. pentru ca aici intinerirea sa se diminueze rapid pentru a deveni in mod clar nula intre 45 si 50.000 de ani. Concluzia finala a fost aceea ca variatiile campului magnetic terestru sunt cauza principala a variatiilor pe termen lung a producerii de C₁₄ in atmosfera. Cunoscandu-se aceste variatii au fost puse la punct metode de corectare a datelor C14, tinandu-se seama de realitatile epocii respective.

Pentru obtinerea unor date absolute pertinente cu ajutorul acestei metode s-a ajuns la concluzia ca nu este suficienta, in nici un caz, doar o proba analizata si datata. Sunt necesare mai multe esantioane (20-30) provenind din cadrul aceluiasi context, pentru ca seria de datari obtinute sa fie acceptata ca obiectiva. De aceasta s-a impus ideea ca "o singura data inseamna nici o data" (Monah 2003).

Pentru recoltarea probelor sunt prevazute o serie de conditii, unele esentiale pentru ca rezultatul analizelor sa fie obiectiv: probele trebuie sa nu fie contaminate de carbonul vechi dintr-un depozit de carbonat de calciu sau de carbonul actual provenit din acizii humusului de sol, precum nici de alte surse de contaminare. Materialele care se preteaza cel mai bine la datarea radiocarbon sunt: lemnul carbonizat, lemnul pastrat in conditii speciale. Ele prezinta avantajul unui potential de contaminare redus precum si necesitatea prelevarii de cantitati relativ mici (chiar si 1 gram) pentru realizarea datarii.

Cantitati minime ale probelor prelevate in vederea datarii radiocarbon:

Lemn-carbune (lemn carbonizat) - 25 gr.

Seminte, fibre vegetale (hartie) - 25 gr.

Resturi organice anestecate cu pamant - 50-300 gr.

Turba  - 50-200 gr.

Fildes  - 50 gr.

Oase (fragmente poroase) - 50-1000 gr pt os ars; 100-2000 gr. os nears.

Scoici, cochilii - 10-100 gr.

Ceramica, Fier, Otel - 2-5 kg.

In ultima vreme, rezultate foarte bune poate da si analiza continutului organic al sedimentelor, al paleosolurilor, cu conditia evitarii oricaror contaminari. Cantitatea optima este de 200-1000 gr.

Operatiunea de prelevare, presupune si ea un set de masuri speciale de corectitudinea colectarii probelor putand depinde exactitatea datarii. Proba este prelevata din contextul proaspat sapat (excavat) cu ajutorul unei spatule sau spaclu curat, fara urme de reziduuri si mai ales fara urme de arsura recenta. Ea este depusa intr-o cutie capsulata (la randul ei fara reziduuri chimice sau de alta natura) sau in folie de aluminiu sterilizat (mai rar in pungi de plastic cu fermoar, de regula nerecomandate). Se recomanda infasurarea ulterioara cu folie de aluminiu sau staniol sterilizat si protejarea recipientului de caldura excesiva sau umiditate pe durata transportarii la laborator. Proba nu se spala, nu este tratata si este insotita intotdeauna de fisa de context ce contine observatii arheologice clare, legate de context si de alte date ce pot fi analizate in laborator.

Contaminarile la prelevarea si manipularea probelor pot induce erori de datare de 50-250 de ani pentru mostre vechi de 10.000 ani, si pana la 2.000 ani la mostre cu vechime de 50.000 ani.

Fisa insotitoare a probei contine: (1) - descrierea statiunii si a probei; (2) - denumirea stiintifica si populara a probei; (3) - localizarea geografica exacta (latitudine, longitudine - grade, minute); (4) - ocurenta si pozitia stratigrafica - asocieri culturale si cronologice; (5) - factorii care influenteaza datele (praf, intruziuni, pamant/humus, ape); (6) - complexul de provenienta si alte referiri (daca e nevoie); (7) - numele colectorului si data colectarii; (8) - numele institutiei careia ii apartine; (9) - referinte bibliografice despre statiune, cultura, faza, nivel; (10) - compararea cu date C₁₄ din alte situri (unde acestea exista).

Odata ajunse in laborator, probele pot fi analizate prin intermediul a 3 tehnici diferite:

tehnica numararii particulelor (CG) a fost pusa la punct in anii '80 de Mock. Prin arderea probei sau tratarea cu acid a probelor rezulta dioxidul de carbon si un numarator special masoara numarul de particole de C₁₄. Tehnica prezinta avantajul ca arderea este singura reactie ce se desfasoara, fara a afecta alte proprietati ale probei (fig. 45);

tehnica scintilatiilor (LS) a fost introdusa in anii 50 si este compatibila cu CG. Proba este transformata in benzen. Prezinta urmatoarele dezavantaje: in procesul de sinteza a benzenului apare contaminarea cu C₁₄ sau fractionarea atomilor de C₁₄. Acuratetea datarii prin aceasta tehnica a cunoscut performante deosebite fiind de  10 ani. Se dateaza probe ce contin mai putin de 10 mg de carbon;

tehnica acceleratorului de masa (AMC), aparuta la sfarsitul anilor '70. Este utila pentru probe mai mici, ce contin aproximativ 1 mg de carbon. Acuratetea este de  50 la 150 ani pentru probe mai tinere de 10.000 ani. Comparatii intre tehnici arata rezultatele foarte bune si performante superioare ale tehnicii AMC. Exista 10 laboratoare care utilizeaza aceasta tehnica. Se pot obtine aproximativ 3000 datari/anual. Costul este foarte ridicat, de aproximativ 2 milioane dolari, dar acuratetea tehnicii ofera date mai sigure.

Fig. 45. Etapele analizei unei mostre prin tehnica numararii particolelor (CG)

(dupa Encarta Enciclopedia 2001).

Unii fizicieni au inceput sa evalueze rezultatele obtinute prin diferite tehnici si sa determine calitatea laboratorului. Rezultatele acestor comparatii au dus la concluzia ca laboratoarele care folosesc tehnica CG au acuratete mai mare decat cele care folosesc tehnica LS. Rezultatele sunt exprimate in ani radiocarbon inainte de prezent. Datele sunt insotite de o numita abatere standard. Specialistii considera ca pentru obtinerea datelor C₁₄ e necesar sa se respecte cerintele urmatoare:

a) sa se foloseasca in continuare perioada de injumatatire a carbonului stabilita de Libby la 5.568 chiar daca ea in realitate este de 5.730.

b) pentru referinta concentratiei actuale de C₁₄ se foloseste numai acidul osalic distribuit de Biroul de Standarde al SUA.

c) "punctul 0" al scarii timpului radiocarbon sa fie acceptat anul 1950.

In anul 1977 R.A. Miller propunea o noua tehnica de calcul a varstei, cea a numararii atomilor de radiocarbon (si nu a intensitatii dezintegrarilor acestora) cu ajutorul unui spectrometru de masa. Desi deosebit de costisitoare, metoda s-a dovedit a fi insa deosebit de avantajoasa, constand din reducerea substantiala a greutatii minime a probei (mostrei) necesare: pana la 1-15 mg., iar precizia ei s-a dovedit a fi deosebita: daca in cazul unei date de 5.000 de ani calculate in tehnicile calculului dezintegrarilor erorile obtinute erau de pana la 150 de ani, in cazul de fata s-a ajuns la erori de numai 10 ani! Limita teoretica a acestei tehnici pare sa fie undeva la 100.000 de ani, in mod paractic atingandu-se deocamdata doar 70.000 ani. Durata unei analize pentru o datare este de 6 minute!

Calibrarea si recalibrarea

Pentru arheologii D. Clark si C. Renfrew calibrarea inseamna conversia in date calendaristice (ani solari) a rezultatelor obtinute (anii radiocarbon). Pentru fizicieni curba C₁₄ reprezinta variatiile din curba calibrarii. Aceasta inconstanta a calibrarii face imposibila conversia in date calendaristice a variatiilor din curba calibrarii. Pentru perioada 1950 - primul mileniu inainte de Cristos, diferenta intre calendarul radiocarbon si cel real este de aproximativ 1000 ani. Dincolo de 1000 ani i.e.n. varstele C₁₄ devin mai "tinere" decat varstele timpului real. Aceasta intinerire merge pana la 5000 i.e.n. cand discrepanta atinge 600 ani. Pentru perioada anterioara anului 5000, cam intre 10000 si 6500, anii C₁₄ sunt aproape identici cu cei calendaristici. Pentru stabilirea datelor calendaristice s-au folosit si metodele dendrocronologice sau metoda de corectie Swess.

Primele versiuni bazate pe studii dendrocronologice a arheologilor americani W. Ferguson si Pearson, datele obtinute erau prea timpuri in raport cu C₁₄. In ultimul deceniu problema a fost rezolvata prin studii dendrocronologice asupra stejarului fosil din Germania combinat cu cel al stejarului fosil din Irlanda si prin punerea la punct a acuratetii rezultatelor C₁₄. S-au intreprins studii de colaborare internationala in Irlanda si SUA. Aceste studii au dus la elaborarea curbelor inalte de calibrare care folosesc tehnici de inalta acuratete. La Seattle se foloseste tehnica CG, iar la Belfast tehnica LS. Rezultatele obtinute au fost omologate de fizicieni astfel ca la Tronheim in 1985 s-a hotarat publicarea curbei inalte de calibrare elaborate de Pearson. Colaborarea intre dendrocronologii europeni si cei americani au dus la extinderea datelor pana la circa 13000 ani BP (before present), iar mai recent, prin utilizarea coralilor in corectarea datelor radiocarbon, pana la 20.000 ani BP. Corespondenta intre varsta calendaristica si unghiurile din curba C₁₄ nu corespundeau. Pentru a evita diferentele fizicianul Robinson in 1985 a introdus metoda calibrarii probabilistica prin aplicarea metodelor statistice (programe matematice informatizate - soft-uri). Actualmente se folosesc diverse procedee de calibrare: cea mai folosita si apreciata este metoda lui Reimer si a colaboratorilor sai.

Fizicienii considera datarea prin C₁₄ ca metoda standardizata de datare. Desi se apreciaza ca datarea este dependenta doar de propietatile fizice ale pamantului, putand fi aplicata pe toata suprafata acestuia, ea trebuie sa fie comparata si cu alte metode astfel incat datele C₁₄ calibrate sa foloseasca pentru formarea de legaturi ale cronologiei istorice cu straturile si artefactele arheologice si cu istoria mediului inconjurator. Pentru a evita confuziile terminologice, Conferinta Internationala de la Trondheim (1985), a recomandat folosirea termenilor cal AD, cal BC si cal BP pentru date si varste calibrate; BP inseamna "ani inainte de prezent" ("years before present"), recent definiti ca fiind "AD 1950". Omisiunea lui "cal" implica utilizarea anilor radiocarbon. In timp ce aceasta conventie poate rezolva anumite probleme, in ceea ce priveste radiocarbonul, exista dificultati care pentru alte tehnici AD, BC si BP, implica ani calendaristici, o uzanta stabilita pentru trecutul mai multor secole. O conventie adoptata de revista Antiquity este de a folosi ad, bc si bp pentru date si varste necalibrate si majuscule dupa calibrare. Cu toate beneficiile sale, aceasta conventie nu a fost general adoptata. Varsta obtinuta prin metoda C₁₄ se poate exprima astazi in ani B.P. si ani B.C., deci: inainte de prezent sau inainte de Hristos. O varsta B.P. se poate transforma in B.C. prin scaderea a 1950 de ani si invers, o varsta B.C. poate fi transformata in B.P. prin adaugarea aceleiasi sume.

Mai mult, pornindu-se de la posibilitatea cunoasterii unora dintre fluctuatile si variatiile mai sus amintite, s-a incercat realizarea unor calcule specifice (deosebit de complicate dealtfel), menite unei calibrari suplimentare. Astfel au aparut programele informatice (soft-uri) dedicate, pentru calibrarea datelor radiocarbon. Practic fiecare laborator de datari, a carui sigla proprie trebuia sa insoteasca datele oferite, furnizeaza formule proprii de calibrare si chiar de recalibrare.

Deoarece limita fizica a datarilor C₁₄ este de aproximativ 50.000 de ani s-au propus metode si solutii prin care aceasta sa poata fi "coborata" mai mult in timp. H. De Vries propunea atingerea limitei inferioare de 70.000 de ani prin imbogatirea izotopica cu C₁₄ a probelor fata de continutul initial, intr-o coloana de difuzie termica, similar cazului combustibililor nucleari. Metoda s-a dovedit a fi sensibila la contaminare desi s-au obtinut progrese in cadrul laboratoarelor din Grningen si Washington, unde s-au "castigat" cca. 15.000 de ani in plus la limita inferioara a C₁₄.

Pana la sfarsitul anilor 1980, liste cu date au fost publicate in revista "Radiocarbon", care au fost apoi adunate intr-o baza de date organizata de aceasta revista. La ora actuala in lume exista peste 180 de laboratoare de datare prin metoda radiocarbonului in utilizand diferite tehnici.

In Romania, metoda C₁₄ a parcurs, in linii mari, evolutii similare celor din Europa. Astfel, daca la sfarsitul anilor `50 metoda era contestata de Vl. Dumitrescu si, evident, de marea parte a arheologilor romani, acelasi savant revenea dupa nici un deceniu si isi reevalua pozitia asupra ei, acceptand si utilizand datele C<sub>14</sub>. Din pacate, dupa unele tentative esuate in anii `80 (demersuri s-au efectuat la Institutul de Fizica Nucleara din Cluj si la Institutul de Fizica Atomica de la Bucuresti-Magurele), in Romania nu s-a reusit infiintarea unui laborator de datari C₁₄, datorita costurilor deosebit de ridicate presupuse de realizarea unui astfel de laborator echipat complet (aproximativ 500.000 $) de pretul ridicat al procesarii unei astfel de probe cat si datorita lipsei unor operatori specialisti in domeniu. Analizele pentru Romania sunt reduse si sunt repartizate inegal. O situatie mai buna pentru paleolitic, cea mai buna reprezentare la Mitoc (52 datari cu C₁₄ ) pentru mezolitic sunt 10 datari. Pentru neo - enelitic si perioada de tranzitie sunt 144 datari, la care se adauga 40 de probe in analiza, cultura Cucuteni fiind una din cele "privilegiate" in aceasta directie, gratie interesului manifestat de unii cercetatori consacrati in studiul acesteia. Exista insa culturi neolitice si eneolitice din spatiul carpato-nord dunarean care nu dispun de nici o data radiocarbon!

Ultimii 10 ani inregistreaza totusi o activizare a eforturilor in directia obtinerii unor noi serii de date, in urma eforturilor (din pacate mai mult personale, nu sprijinite intotdeauna de o structura institutionala) unor arheologi precum: D. Monah, C-M. Mantu, A. Lszlò, N. Palincas. Astfel au aparut lucrari continand toate datele radiocarbon de pe teritoriul Romaniei (C-M. Mantu 1998) precum si lucrari sau chiar carti care trec in revista intreaga problematica (teoretica si practica) a metodei radiocarbonului (A. Lszlò 1997), adevarate manuale pentru arheologii romani, care dispun astfel de principalele "instrumente" teoretice pentru a cunoaste si promova aceasta metoda. In ciuda demersurilor insistente, de ultima ora, venite din sfera arheologilor, posibilitatea infiintarii unui laborator C₁₄ in Romania ramane o "himera", suportul financiar, logistic si chiar stiintific (specialisti in fizica atomica dispusi sa lucreze in acest domeniu etc.) lipsind cu desavarsire.

La nivel mondial, la fiecare 3 ani se organizeaza o conferinta internationala privind C₁₄ si o alta dedicata exclusiv problemelor legate de tehnicile de datare. Sunt organizate o serie de intalniri speciale, regulate, privind arheologia se tin in laboratoarele din Groningen (Olanda). In afara de arheologie, tehnica datarii cu carbon radioactiv are aplicatii in geologia cuaternara si in stiintele mediului. La ora actuala nici un santier arheologic nu-si mai poate permite sa nu beneficieze de serii de datari C₁₄, metoda devenind "banala" pentru tarile din restul Europei (chiar si pentru cele apartinand "fostului bloc comunist", intre care amintim exemplul pozitiv al Ungariei, Poloniei si al Rusiei). Exista situatii in care universitati mai importante isi permit sa dispuna de propriul lor laborator C₁₄ (UCLA, Heidelberg, Berlin etc.). Metoda C14 se afla in situatia in care inca mai are de parcurs pasi importanti spre desavarsirea tehnologica a aplicatiilor sale, insa, cu toata marjele de eroare cu care inca se mai opereaza, ramane cea mai utilizata metoda de datare absoluta. Daca a fost nevoie de 30 de ani pentru a se dispune de o calibrare fiabila a datarilor cu C₁₄ cu ajutorul dendrocronologiei (corectia Swees, pana la 11.400 ani B.P.), ne intrebam oare cat timp va fi necesar tehnicii si tehnologiei, pentru a se ajunge la o calibrare fina (cu erori de pana la 5-25 ani) a datelor C₁₄ pana la perioade de 50.000 de ani?