MoM | Chronologie en vooruitgang

De bestudering van de Oudheid is een gevarieerd veld. Sommige onderwerpen trekken meer de aandacht dan andere (ik zie het aan de bezoekersaantallen als ik blog over het joden- en christendom), we vinden sommige thema’s belangrijker dan andere (de Griekse filosofie heeft een goede naam) en bepaalde inzichten zijn fundamenteler dan andere. Dat laatste geldt bijvoorbeeld voor de antieke geografie en chronologie. Hoe abstruus de materie soms ook oogt, de oudheidkundige kan niet zonder kennis van deze kwesties. Ideeëngeschiedenis is bijvoorbeeld onmogelijk als je de verspreiding van ideeën niet kunt plaatsen in tijd en ruimte.

Teksten

Het gaat me vandaag om de chronologie. Simpel samengevat worden de onzekerheden groter naarmate we dieper in het verleden zijn. Hebben we in de Late Oudheid nog de zekerheid van onze eigen jaartelling, in de Romeinse tijd hebben we de Juliaanse kalender en daarvoor hebben we de Seleukidische era, de Ptolemaïsche koningsjaren en de Canon van Ptolemaios. Tot het midden van de achtste eeuw v.Chr. beschikken we dus nog over de systemen waarmee men destijds het verstrijken van de tijd registreerde. Als we echter nog dieper willen, wordt het lastiger.

Lees verder “MoM | Chronologie en vooruitgang”

MoM | Koolstofdateringen: Pseudoscepsis

Het Evangelie van de Vrouw van Jezus: veel te vérgaande conclusies aan de hand van een koolstofdatering

Nu we de wetenschappelijke zelfkritiek hebben gehad, komen we als vanzelf bij de pseudosceptici, waaronder er zijn die de koolstofmethode niet zien zitten. Ik heb al enkele valkuilen vermeld: nog levende schelpen die duizend jaar oud dateren en andere afwijkingen van de oorspronkelijke aannames die aan de koolstofdatering ten grondslag lagen. Wie twijfel wil zaaien aan oudheidkundige dateringen, kan zulke voorbeelden op indrukwekkende wijze presenteren.

Dat kan met cijfers, want de afwijkingen als gevolg van bijvoorbeeld het mariene reservoireffect bedragen honderden jaren. Ook taalkundige massage is dienstig. Er zijn reële problemen, stuk voor stuk oplosbaar, maar je kunt natuurlijk zeggen dat het “wemelt van de problemen”, dat er “schokkende verschillen” zijn, dat “ongerijmdheden de methode plagen”, dat de verschillen “niet onbetekenend” zijn en dat er sprake is van “onkwantificeerbare variabelen”.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Pseudoscepsis”

MoM | Koolstofdateringen: Kritiek

De mummie van een krokodil (Egyptisch Museum, Barcelona)

De koolstofmethode wordt vaak gepresenteerd als keiharde, betrouwbare en succesvolle methode. En terecht. Zo raakt echter wat uit het zicht dat ook zo’n keiharde en betrouwbare methode onoordeelkundig en dus onsuccesvol valt toe te passen. Hoe keihard en hoe betrouwbaar ook: dateren blijft een kunst.

Je moet heel goed weten wat je dateert en welke vraag je eigenlijk wilt beantwoorden. De meest voor de hand liggende vraag is natuurlijk: hoe oud is het? Maar daar is de koolstofmethode niet in alle gevallen geschikt voor. De vraag “stamt dit voorwerp uit het begin van de zevende eeuw?” vergt een nauwkeurigheid van een jaar of vijftig. Maar rond het begin van de zevende eeuw loopt de kalibratiecurve behoorlijk vlak. Een koolstofdatering kan dan heel goed uitvallen als 585 – 710 cal AD en daar heb je niks aan. Maar aan diezelfde datering heb je wél wat als je wilt weten of je voorwerp een moderne vervalsing is.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Kritiek”

MoM | Koolstofdateringen: Reiniging

Vervuiling wordt ook opgespoord met de microscoop, een standaardprocedure. Bij de lijkwade van Turijn is bijvoorbeeld gekeken naar de hoeveelheid roet in het doek. In 1532 is het doek namelijk het slachtoffer geweest van een brand. Niet alleen brandden gesmolten druppels zilver gaten in het textiel, mogelijk was er ook roet in het doek neergeslagen. Wellicht zou de koolstof uit dat roet de datering kunnen beïnvloeden. Misschien wel met een eeuw, misschien zelfs twee. Alle te onderzoeken vezels zijn dus onder de microscoop doorgegaan, waarbij bleek dat er nauwelijks roet aanwezig was.

Monsters worden vooraf schoongemaakt. De standaardbehandeling is het afwisselend baden in een zuur, een base en weer een zuur: de AAA-behandeling (acid-alkali-acid; in de praktijk zoutzuur en natriumhydroxide). Het zuur lost ingespoelde kalk op, de base verwijdert ingespoelde organische zuren, zoals humus. De laatste zuurbehandeling dient om het monster weer neutraal te krijgen.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Reiniging”

MoM | Koolstofdateringen: Contaminatie

De Tollundman: voorbeeld van een veenlijk

Het moge inmiddels duidelijk zijn dat een koolstofdatering niet eenvoudigweg een meting is, gevolgd door een handvol rekenkundige correcties, maar ook inzicht vergt in allerlei omstandigheden. Dit geldt ook voor het bepalen van aanrijking of verarming nadat het organisme is overleden. In theorie kan er dan alleen nog koolstof-14 verdwijnen door radioactief verval, maar in de praktijk kan een voorwerp nog vervuild raken met koolstof-14 van buitenaf en dat heeft natuurlijk effect op het resultaat.

Berucht zijn koolstofbronnen die zo oud zijn dat ze geen koolstof-14 meer bevatten. Ik noemde hierboven al de effecten van fossiel kalksteen, maar ook geteerd scheepshout en met parafine geconserveerde museumvoorwerpen zijn niet zomaar te dateren. Teer en parafine zijn immers gemaakt van aardolie: miljoenen jaren oud organisch materiaal dat geen koolstof-14 meer bevat, waardoor de ouderdom van een monster te hoog wordt ingeschat.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Contaminatie”

MoM | Koolstofdateringen: Reservoireffecten

Tipasa: opgraving aan zee

Zoals gezegd zorgt het iets grotere gewicht van het koolstof-14-atoom voor licht afwijkend gedrag van dat atoom, waardoor een datering te oud of te jong kan uitvallen. We hebben gezien dat hiervoor valt te corrigeren. Daarmee zijn echter nog niet alle processen ondervangen die ervoor zorgen dat een organisch voorwerp aangerijkt of verarmd raakt met koolstof-14. Eén van die processen is het reservoireffect: de omgeving kan functioneren als een plaatselijk reservoir van extra koolstof-14, of juist een tekort daaraan, wat leidt tot verkeerde dateringen.

Neem hard water met veel kalk. Kalksteen is eigenlijk een organisch materiaal(skeletresten van micro-organismen) en kan miljoenen jaren oud zijn, waardoor het vrij is van koolstof-14. Dat is allemaal allang radioactief vervallen. Wanneer de kalk oplost in water of wordt meegenomen door een rivier, kan een gebied ontstaan waarin alle levende wezens minder koolstof-14 bevatten dan normaal. Er is dus sprake van verarming. Dateringen vallen te oud uit.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Reservoireffecten”

MoM | Koolstofdateringen: Isotoopfractionering

Fotosynthese is een van de processen waarbij isotoopfractionering een rol speelt (foto Needpix.com)

We hebben in de eerste stukjes gemakshalve aangenomen dat de hoeveelheid koolstof-14 in de atmosfeer correspondeert met die in levende wezens, de biosfeer. In de wat ingewikkelder werkelijkheid blijkt dit niet helemaal te kloppen.

Een atoom koolstof-14 heeft twee kerndeeltjes meer dan een normaal koolstof-12-atoom en dat wil zeggen dat het 16% zwaarder is. Dat heeft om te beginnen gevolgen voor het fysische gedrag van het koolstof-14-atoom: koolzuurgas met de zwaardere isotoop verdampt iets minder makkelijk uit water dan koolzuurgas met koolstof-12. Omgekeerd slaat een verbinding met koolstof-14 net even iets sneller neer dan één met de lichtere vorm. Zo ontstaan verschillen tussen het gehalte koolstof-14 in zee en in de atmosfeer.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Isotoopfractionering”

MoM | Koolstofdateringen: Kalibratie

Het principe van de koolstofdatering mag dan simpel zijn en correctie voor de halfwaardetijd eveneens, er is een fundamenteler probleem: het gehalte koolstof-14 in de atmosfeer is niet constant. Het heeft door de eeuwen heen gevarieerd. En die variatie, veroorzaakt door de stormen van deeltjes die supernova’s op ons zonnestelsel afvuren, is niet regelmatig geweest. Dit valt niet simpel om te rekenen. Het jaarringenonderzoek maakte het echter mogelijk dit op te lossen.

Door simpel terug te tellen kun je van een jaarring bepalen uit welk jaar hij stamt. Iedereen heeft het als kind weleens gedaan. Je kunt nu van het hout van die jaarring meten hoeveel koolstof-14 erin zit. Dit onderzoek is aangevuld met andere studies naar fenomenen met een jaarcyclus, zoals de jaarringen in koraal (kalk), ijskernen uit de poolgebieden en zogeheten “varven” uit meersedimenten. Dankzij dit onderzoek, dat nog volop plaatsvindt en leidt tot steeds verfijndere resultaten, hebben we nu een grafiek die voor de afgelopen 46.000 jaar laat zien hoe de werkelijke (kalender)datering afwijkt van de (gemeten) koolstofdatering. Dit is de roemruchte kalibratiecurve.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Kalibratie”

MoM | Koolstofdateringen: Halfwaardetijden

De ouderdom van de Artemidorospapyrus

Wie een monster wil dateren, kan de hoeveelheid overgebleven koolstof-14 op verschillende manieren meten. Na een voorbewerking zijn er ruwweg twee methoden: je hangt er een geigerteller bij of je gooit het hele monster door wat bekendstaat als een accellerator mass spectrometer (AMS).

De geigerteller telt gedurende een bepaalde periode het aantal vervallende radioactieve atomen. Aan de hand daarvan kan statistisch worden bepaald hoeveel er nog aan koolstof-14 in zit. Hoe ouder het monster, hoe langer de meetperiode om tot een betrouwbare uitkomst te komen. Je moet dus van te voren al een idee hebben hoe oud je monster ongeveer is, anders kun je de meetduur niet bepalen. Die kan bij heel oude monsters weken duren.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Halfwaardetijden”

MoM | Koolstofdateringen: Het principe

Koolstofdatering uitgelegd (Universiteitsmuseum, Groningen)

In mijn reeks Methode op Maandag bleef, zolang die reeks bestaat, één thema onaangeroerd: koolstofdatering. De ontwikkeling van deze techniek is een van de belangrijkste doorbraken geweest in de oudheidkunde. Tot de jaren veertig waren vrijwel alle archeologische dateringen namelijk gebaseerd op aardewerk, waarvan de ouderdom op zijn beurt weer was gebaseerd op teksten, zoals de koningslijsten van Egypte en Mesopotamië of de lijst van Siciliaanse stadsstichtingen van Thoukydides. Dit was de methode van Montelius.

Koolstofdateringen veranderden dat. Voortaan konden archeologen zonder teksten vaststellen hoe oud iets was. En dat, lieve kijkbuiskinderen, veranderde de discipline zélf: van een vak dat afhankelijk was van de filologische vakgebieden emancipeerde het tot een zelfstandig vak. De discipline veranderde – net als de historische taalkunde – van een kunsthistorische geesteswetenschap in een harde science, wat overigens niet wil zeggen dat er geen enkele onzekerheid is. Integendeel. In elk geval: er was sprake van een échte wetenschappelijke innovatie en niet van zo’n flauwe aanpassing van de positieve heuristiek die sinds de jaren tachtig aan de universiteit moet doorgaan voor innovatie.

Belangrijk dus, die koolstofmethode, en ze behoorde allang behandeld te zijn in Methode op Maandag. Het probleem is dat het principe weliswaar simpel is maar de praktijk niet. Daarom heb ik deze blog vandaag uitgeleend aan iemand die er meer van weet: mijn goede vriend Richard, wiens blog u behoort te volgen. Ik heb zijn tekst, die eerder hier is gepubliceerd, voor mijn eigen blog bewerkt. Ga er even voor zitten, want als u het naadje van de kous wil weten, gaat u een kleine 5000 woorden tegemoet.

Lees verder “MoM | Koolstofdateringen: Het principe”