De ouderdom van botten vaststellen? Dat kan heel precies met koolstofdatering 3.0. Zo blijkt in een grot waar de vroegste mensen woonden.

Een kleine drie jaar geleden waren paleontologen door het dolle heen. Want toen publiceerden twee groepen onderzoekers de resultaten van de datering van dierlijke en menselijke resten in een grot in Bulgarije met behulp van de meest recentste dateringstechnieken (studie 1, studie 2). In een nieuw onderzoek, door wetenschappers van onder meer de Universiteit van Bologna, worden die resultaten verder verfijnd. Bovendien beschrijven ze het potentieel van de nieuwe dateringstoolbox, die ze koolstofdatering 3.0. noemen, in hun publicatie in PLoS ONE.

Lees ook:

• Amputaties werden 31.000 jaar geleden al uitgevoerd
• Op twee benen de evolutie door
• Oudste stenen gereedschap ontdekt – maar wie gebruikte het?

Stoomcursus koolstofdatering

Koolstofdatering is ongelofelijk belangrijk in de paleontologie en archeologie. Zo weten we namelijk of botten en voorwerpen die samen voorkomen ook daadwerkelijk van dezelfde tijd zijn, of dat er duizenden jaren tussen zit. Maar werkt de methode? Een stoomcursus.

Atomen van het element koolstof heb je in drie verschillende smaken, of isotopen: koolstof-12, koolstof-13 en koolstof-14. Die eerste is het meest voorkomende isotoop en blijft altijd stabiel. Koolstof-13 komt veel minder vaak voor maar is ook stabiel. De laatste is radioactief en vervalt na verloop van tijd en verandert dan in het stabiele stikstof-14. In de atmosfeer zit een vaste verhouding aan koolstof-12 en koolstof-14 (koolstof-13 laten we bij koolstofdatering even buiten beschouwing). Omdat we ademen, is de koolstofverhouding in ons lijf hetzelfde als in de lucht.

Dat verandert wanneer mensen en dieren sterven. We nemen dan geen nieuwe koolstofatomen meer op. Dit terwijl koolstof-14 blijft vervallen en daarmee verdwijnt. De verhouding koolstof-14/koolstof-12 neemt dus in de loop der tijd steeds verder af.

Aan de hand van gefossiliseerde boomringen weten we hoe hard die koolstofverhouding verandert gedurende de geschiedenis. Paleontologen kunnen deze zogenoemde ijkingscurve gebruiken om oude botten of voorwerpen te dateren. Want: neem je een monster en meet je daarvan de verhouding aan isotopen, dan kun je aan de curve zien (en die doortrekken naar het verdere verleden) hoe oud je monster is.

Verontreinigingen

Helaas kennen de koolstofdateringsmethodes 1.0. en 2.0 (een wat geavanceerdere versie van 1.0) nogal wat beperkingen. “Zo kan je te maken krijgen met verontreinigingen, die toenemen met de ouderdom”, vertelt Hans van der Plicht van de Rijksuniversiteit Groningen en dé Nederlandse expert op het gebied van koolstofdatering bij uitstek.

Het huidige onderzoeksteam, onder leiding van Sahra Talamo, pakt dit probleem aan door de koolstofisotopen in één bepaalde bouwsteen van eiwitten te meten. “Dit aminozuur, hydroproline, is het meest stabiele element van botmateriaal en daarom uitermate geschikt voor de bepaling”, legt Van der Plicht uit.

Deeltjesversneller

Ook laten de ijkingscurves van de oude koolstofdateringstechnieken soms te wensen over. Vooral wanneer je erg ver terug in de tijd wilt gaan, zoals naar de periode van de eerste Homo sapiens in Europa, zo’n 45.000 jaar geleden. “Klassieke gefossiliseerde boomringen gaan maar tot 14.000 jaar terug. Maar hier wordt gebruik gemaakt van jaarlaagjes in meerafzettingen in combinatie met Kauri-hout uit Nieuw Zeeland van ca. 40.000 jaar oud.”

Dan is er volgens Van der Plicht nog de monstergrootte. “Vroeger (tot 1990) hadden we een groot stuk bot nodig (enkele grammen). Inmiddels kunnen we gebruik maken van een nieuwe meetmethode, gebaseerd op een deeltjesversneller, waarmee we maar pakweg 100 microgram nodig hebben.” Talamo en haar collega’s hebben daarnaast ook de foutenmarges van de techniek tot een minimum beperkt.

De kracht van koolstofdatering 3.0

De resultaten van het geheel aan state-of-the-art-technieken liegen er niet om. De onderzoekers wisten voor de eerste keer een link te leggen tussen klimaatveranderingen en de verspreiding van de vroegste Homo sapiens. Zo konden ze vaststellen dat de grot Bacho Kiro in Bulgarije tussen de 44.650 en 42.700 jaar geleden in twee dan wel drie fases bewoond werd, afhankelijk van de gekozen datapunten en rekenmodellen. Was het (relatief gezien) warm tijdens de toen heersende ijstijd, dan vertoefden de mensen er een aantal eeuwen. Werd het kouder, dan trok de groep liever weg naar het zuiden.

De geslaagde vuurdoop bewijst volgens de onderzoekers de kracht van koolstofdatering 3.0. Ze denken dat zowel paleontologen, archeologen als geologen er profijt van hebben bij hun studies naar de evolutie van mensen, dieren en hun omgeving. Dat denkt ook Van der Plicht. “In de studie wordt het onderste uit de kan gehaald wat betreft beschikbare technieken binnen de koolstofdatering. Beter kun je het niet doen met dit soort monsters.”

Bronnen: PLoS ONE, Universitá di Bologna via EurekAlert!

Beeld: De Bacho Kiro-grot, foto door: Ivanka Yordanova/CC-BY SA 4.0 International

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!