1949-ig, amikor a régészek őskori csontokat, kőpontokat, faszénmaradványokat vagy más tárgyakat ástak a korai emberiség történeteiből, nem tudhatták, hogy pontosan tudják, hány éves ezek a tárgyak. Willard Libby kémikus megváltoztatta ezt, és kidolgozott egy ötletes módszert az ősi tárgyak rangsorolására, az abban található szénatomok típusa alapján.
Libby és munkatársai arra a tényre alapozták az elképzelésüket, hogy az élőlények kis mennyiségű szén izotópot (C-14) tartalmaznak a légkörből szerkezetükbe; ha elhalnak, akkor nem adnak hozzá új C-14-et, és a benne maradt mennyiség lassan egy másik elemre, nitrogén-14-re bomlik. Megállapítva, hogy a C-14 felezési ideje (az az idő, amely ahhoz szükséges, hogy egy adott C-14 mennyiség fele felbomoljon N-14-re) 5730 év, képesek kémiailag elemezni a C-14 arányát az N-14-re egy darab fa vagy csont belsejében, és meghatározzák, mennyi ideig volt halott.
Ez a technika forradalmasította a régészetet, az antropológiát és más területeket, lehetővé téve számunkra, hogy meghatározzuk a tárgyak abszolút kora körülbelül 60 000 éves korig. Ennek a módszernek a pontosságát mindazonáltal az a tény korlátozta, hogy a légkörben a C-14 mennyisége idővel változott - és még soha nem volt nagyszerű adat arról, hogy mennyire ingadozott az évek során.
Ezt szem előtt tartva, az Oxfordi Egyetemen és másutt működő tudósok egy csoportja különösen izgatott volt, amikor a japán Suigetsu-tó alatt ástak meg fosszilis anyagokat és üledékrétegeket. Lehet, hogy ezek a minták nem nagyon néznek ki, de az üledék egyedi rétegződésének és érintetlen állapotának köszönhetően a lelet példátlanul átfogó nyilvántartást képez a légköri C-14-ről, körülbelül 11200 és 52 800 évvel ezelőtt. Más szóval, a földfelszín ebből az egy helyből származó üledékminták jelentősen pontosabbá teszik a képességet a bolygó bárhol található ősi műtermékeinek bejárására.
„Az új eredmények fontos finomítást kínálnak a légköri radiokarbon-rekordokról, és a radiokarbon-ütemtervet szilárdabb alapra helyezik” - mondta Jesse Smith, a Science egyik szerkesztője , ahol az eredményeket ma egy cikkben tették közzé.
A Suigetsu-tó üledékrétegeinek mikroszkopikus képe. (Kép keresztül Gordon Schlolaut) A tóban zajló folyamatok és körülmények egy meghatározott csoportja megmagyarázza, hogy az üledékmagokat és a levélmintákat miért olyan értékesek. Minden télen kis, diatómának nevezett világos színű alga elpusztul és lefedi a tó talaját; minden nyáron őket egy sötétebb üledékréteg borítja. Mivel a tó rendkívül mozdulatlan, alacsony oxigéntartalmú, és az utóbbi 52 800 évben sem zavarta a gleccserek vagy a geológiai aktivitás, ezek a mikroszkopikus rétegek teljes, éves adatot tartalmaznak az üledékmagokban.
Sőt, mivel a levelek és más szerves anyagok csapdába estek a rétegek között, a tudósok képesek voltak felhasználni az egyes levelekben a C-14 mennyiségét, hogy idővel teljes képet készítsenek a légköri C-14-ről. Korábban a C-14 légköri felvételei tengeri mintákból származtak (amelyek különböznek a szárazföldön lévőktől) vagy fagyűrűkből (amelyek csak valamivel több, mint 12 000 évvel ezelőtt készültek), tehát ezek a magok jelentősen javítják a régebbi objektumok radioaktív szén-dioxid-pontosságát. A kutatók „lehorgonyozták” az új C-14 rekordot a korábbi adatokhoz, összehangolva a magok újabb rétegeiben található szinteket a fagyűrűkből már ismertekkel.
"Bár ez a nyilvántartás nem eredményezi a dátumok jelentős felülvizsgálatát, például a régészetben, a részletekben száz évig tartó változások történnek" - mondta Bronk Ramsey, az Oxfordi Egyetem régésze, a cikk vezető szerzője. „Az ilyen változások nagyon jelentősek lehetnek, ha megpróbálják megnézni az éghajlatváltozással kapcsolatos emberi reakciókat, gyakran más módszerekkel, például grönlandi jégmagokkal. A pontosabb kalibrált ütemterv lehetővé teszi számunkra, hogy válaszoljunk a régészet kérdéseire, amelyekre korábban még nem volt megoldásunk.
A kutatók azt gyanították, hogy a Suigetsu-tó körülményei már olyan fontos C-14 rekordot eredményezhetnek már 1993-ban, ám eddig nem találtak műszaki nehézségeket az ép magok kinyerése és elemzése során. "Ez egy 20 éves japán álom megvalósítása." - mondta Takeshi Nakagawa, a Newcastle-i Tyne-i Egyetem társszerzője Angliában. Noha a minták sikeres visszanyerése eltart egy kis időt, ezek segítenek a kutatóknak sokkal régebbi példányok és tárgyak életkorának kitalálásában.
