DATERING

Billeder

Det er helt afgørende for rekonstruktionen af livets, herunder menneskets udviklingshistorie, at der findes pålidelige metoder til aldersbestemmelse af fossilerne.

Dateringsmetoderne falder i to hovedkategorier: 1) relative metoder med hvilke det er muligt at bestemme, hvorvidt et fossil er ældre, yngre eller lige så gammelt som et andet; 2) absolutte (kronometriske) metoder med hvilke det er muligt at fastlægge alderen i faktiske antal år. De absolutte metoder er specielle, ikke alene derved at de kan angive alderen i år, men også fordi de normalt ikke kræver nogen særlig viden om den lokale geologiske historie, og de kan anvendes på samme måde overalt. I modsætning hertil kræver anvendelsen af de relative dateringsmetoder et detaljeret kendskab til de lokale geologiske forhold. De relative metoder, der alle baseres på stratigrafisk analyse, var helt dominerende frem til 1940'erne og 1950'erne, hvor pålidelige absolutte dateringsmetoder blev udviklet.

I det følgende omtales nogle dateringsmetoder, der har haft betydning for studiet af menneskets udvikling.

Relative dateringsmetoder 

Lithostratigrafi: Den stratigrafiske analyse baseres på princippet om geologisk superposition (overlejring): Ældre lag overlejres af yngre lag. De yngste fossiler vil derfor findes i de øverste lag, mens de ældste fossiler vil findes i de dybeste lag. Ved hjælp af såkaldte ledehorisonter (letgenkendelige lag af nogenlunde samme alder, der kan identificeres på flere fysisk adskilte lokaliteter) vil det i nogle tilfælde være muligt at korrelere den relative alder af fossilførende lag fra én lokalitet til en anden. Denne korrelationsmetode, der kaldes den lithostratigrafiske, er i princippet simpel; men i praksis er der ofte vanskeligheder, især på grund af, at lagserien kan være forstyrret (forkastninger, gletschere mv.).

Biostratigrafi: Ved denne metode benyttes fossile plante- og dyrerester i den stratigrafiske analyse. Lag, der indeholder den samme art eller den samme samling af fossiler, kan i evolutionær forstand antages at være samtidige. Ligheder og forskelle mellem fossiler på forskellige lokaliteter kan anvendes til at konstruere en relativ kronologi. Arter, der har udviklet sig hurtigt i den pågældende periode, er generelt mere anvendelige end langsomtudviklende arter. Særligt anvendelige er de såkaldte ledefossiler (indexfossiler), som er fossiler, der meget præcist kan angive alderen af de lag, som de findes i. Ideelle ledefossiler er karakteriseret ved at være letgenkendelige, almindeligt forekommende i den pågældende periode, vidt udbredte samt en relativt kort geologisk levetid. Graptolitter (uddøde, havlevende dyr) er et eksempel på et fremragende ledefossil fra Silurtiden: Der kan identificeres omkring 30 distinkte graptolitzoner i Silurtiden, der i alt varede ca. 30 millioner år. Det vil sige, at den gennemsnitlige geologiske levetid for hver graptolitart var én million år. Datering af Silurtiden ved hjælp af fossile graptolitter er mere nøjagtig end radiometrisk datering!

Biostratigrafisk korrelation har været til stor nytte ved udforskningen af menneskets udviklingshistorie i Østafrika og i Europa. I Europa har kindtænder (især første molar) fra gnavere (mus og lemminger) været anvendt til biostratigrafisk datering i Central- og Sydeuropa. Man har ved hjælp heraf kunnet dække hele perioden fra mellemste til sen Pleistocæn, hvor mennesket har opholdt sig i området. Første molar fra de pågældende gnavere udviklede karakteristiske forandringer til bestemte, kendte geologiske tider. Fund af molarer sammen med hominine fossiler kan derfor bruges til i grove træk at datere sidstnævnte.

I Østafrika har biostratigrafisk datering ved hjælp af fossile elefanter, svin og heste været hovedmetoden på mange lokaliteter af Plio-Pleistocæn alder, hvor anden datering ikke har været mulig. Metoden har også været benyttet til krydschecking af absolutte dateringer samt til at skønne alderen af de sydafrikanske fund fra samme periode. Den biostratigrafiske zonering ved hjælp af ovennævnte fossiler er særlig detaljeret i det fossilrige område omkring Omo-flodens udløb i Turkanasøen. På grund af talrige indlejrede vulkanske askelag har det desuden været muligt at datere mange af de fossilførende lag absolut ved hjælp af radiometriske metoder. Biostratigrafisk korrelation mellem Omo og Koobi Fora har bl.a. været af afgørende betydning for en korrekt aldersbestemmelse af den vigtige KBS-tuf i Koobi Fora.

Kulturstratigrafi: Denne metode baseres på den antagelse, at redskaber fremstillet af fortidige mennesker (især fra Palæolitikum) kan opstilles i en kronologisk rækkefølge, der så kan anvendes til relativ datering af associerede hominine fossiler. I praksis er metoden imidlertid af meget begrænset værdi, fordi ikke kun alder, men især lokale traditioner og behov, adgang til råstoffer mv. er bestemmende for redskabernes udformning.

Fluormetoden: Fossile knogler optager fluor fra grundvandet. Knogler, der har været begravet på samme sted i den samme tid, indeholder i princippet den samme mængde fluor; store forskelle i fluorindhold indikerer forskellig alder. Metoden har dog begrænset værdi, fordi der er meget stor geografisk variation i mængden af fluor i grundvandet. Metoden har derfor kun lokal betydning.

Fluormetoden har haft stor betydning i en enkelt sag, nemlig ved afsløringen af det famøse Piltdown-falskneri. Piltdown-kraniet er som tidligere nævnt navngivet efter en lokalitet i Sussex i det sydlige England, hvor det tilsyneladende meget gamle fossil blev fundet i årene 1908-11. Kraniets udseende var meget moderne, mens den tilhørende underkæbe mindede om forholdene hos menneskeaberne. Først i 1953 blev Piltdown-fundet afsløret som falskneri. Et vigtigt indicium var, at man fandt meget forskellige koncentrationer af fluor i henholdsvis kraniet og underkæben, og at begge disse indeholdt meget mindre fluor end dyreknogler, der var blevet fundet sammen med de hominine fossiler; dyreknoglerne havde oprindeligt udgjort det væsentligste grundlag for fastlæggelsen af Piltdown-kraniets formodede høje geologiske alder. I dag ved man, at kraniet stammer fra et næsten nutidigt menneske, mens underkæben stammer fra en orangutang.

Flourmetoden har i dag kun historisk interesse og anvendes næppe mere.

Absolutte dateringsmetoder 

Betydningen af absolutte dateringsmetoder kan ikke overvurderes. Dette gælder ikke mindst for de såkaldte radiometriske metoder, der har revolutioneret palæontologien siden deres fremkomst i 1940'erne og 1950'erne. Indtil 1960 var det bedste gæt på tidsrammen for menneskets udvikling omkring 1 million år. Dette ændrede sig imidlertid radikalt i begyndelsen af 1960'erne, da radiometriske dateringer fra Olduvai i Tanzania viste, at mennesket allerede eksisterede her for 1,8 millioner år siden. Siden har radiometrisk datering været anvendt mange andre steder i Østafrika og bl.a. vist, at menneskets udvikling har været undervejs i mindst 4 millioner år. Desværre forholder det sig således, at de fleste objekter af palæoantropologisk interesse ikke kan absolut dateres. Dette gælder således alle fossiler ældre end ca. 100.000 år samt de fleste stenredskaber. Ved hjælp af kulstof-14-metoden og den nyere metode baseret på elektron spin resonans (se nedenfor) er det muligt at foretage absolut datering af tænder, der er yngre end ca. 100.000 år. Desuden kan termoluminiscens-datering anvendes på gamle potteskår, flint og sandkorn.

Det var den engelske atomfysiker Ernest Rutherford, der omkring år 1900 som den første påviste, at alderen af mineraler, som indeholder radioaktive stoffer, kan bestemmes ved radiometri. Alle radiometriske metoder hviler på henfaldet af radioaktive (ustabile) isotoper, hvorved ét grundstof omdannes til et andet. F.eks. henfalder den radioaktive kaliumisotop (40K) til argon (40Ar), der er stabil. Den hastighed, hvormed det radioaktive grundstof henfalder, er konstant og uafhængig af fysisk-kemiske forhold. Radioaktive isotoper og deres henfaldsprodukter fungerer derfor som geologiske ure, der sætter os i stand til at bestemme alderen af de bjergarter, der indeholder isotopen. Det geologiske (eller radiometriske) ur kan anvendes til at kalibrere den relative tidsskala opstillet på basis af f.eks. litho- eller biostratigrafiske analyser.

Henfaldshastigheden udtrykkes normalt ved halveringstiden, det vil sige den tid, der hengår, inden halvdelen af den pågældende radioaktive isotop er henfaldet. F.eks. har 40K en halveringstid på 1,26 milliarder år. Isotoper med korte halveringstider kan benyttes til datering af relativt unge lag, mens isotoper med lange halveringstider er bedst egnede til datering af meget gamle lag.

Kalium/argon-datering: Radiokalium eller kalium/argon-datering har været den mest benyttede metode inden for palæoantropologien. Den blev første gang benyttet til datering i 1960 af vulkanske askelag i Olduvai i Østafrika. I disse askelag havde Mary Leakey året før fundet det første hominine fossil (Zinjanthropus) fra Østafrika. Fundet af fossilet og anvendelsen af dateringsteknikken repræsenterede begge milepæle inden for palæoantropologien. 40K udgør omkring 0,01 % af alt naturligt kalium og er almindelig i vulkansk aske og lava, der derimod ikke indeholder argon. Argon er en luftart, der uddrives af bjergarter ved opvarmning til temperaturer over 300º C (f.eks. når bjergarten smelter som magma). Efter afkøling af bjergarten vil radiogent 40Ar (dannet ud fra 40K) imidlertid opfanges i den størknede bjergart, og mængden vil kunne bestemmes i laboratoriet. Da akkumulationshastigheden er kendt (det er den hastighed, hvormed 40K henfalder til 40Ar), er 40Ar/40K-ratio i bjergarten en direkte funktion af tiden, der er forløbet, siden bjergarten størknede: Jo mere 40Ar bjergarten indeholder, jo ældre er den.

På grund af den meget lange halveringstid for 40K har metoden ingen praktisk nedre grænse (metoden kan anvendes til at bestemme Jordens alder), men derimod kan metoden ikke anvendes til pålidelig datering af bjergarter yngre end 100.000 år.

Kalium/argon-datering har i udstrakt grad været anvendt i Østafrika, hvor vulkanismen har været et næsten konstant fænomen siden tidlig Miocæn. Datering af vulkanske lag som f.eks. askelag, der ligger under eller over et fossilførende lag, kan på denne måde anvendes til at fastlægge sidstnævntes alder.

Kalium/argon-metoden har også været anvendt til absolut datering af ændringer i Jordens magnetfelt, der er indtruffet i fortiden (palæomagnetisme – se nedenfor). Da palæomagnetismen kan bestemmes i ikke-vulkanske bjergarter, kan denne metode ofte benyttes til en grov datering af fossilførende lag, hvor direkte radiometrisk bestemmelse ikke er mulig.

En variant af kalium/argon-metoden er den såkaldte argon/argon-metode, der er blevet udviklet i 1980'erne. Metoden er teknisk simplere, den kan udføres på enkelte mineralkorn og er tilmed mere nøjagtig end kalium/argon-metoden. Desuden er risikoen for utilsigtet tilblanding med materiale af en anden alder ringe (se nedenfor). Argon/argon-metoden bør derfor foretrækkes frem for den klassiske kalium/argon-metode.

Den variant af metoden, hvor datering udføres på enkelte mineralkorn, kaldes nogle gange for single crystal laser fusion metoden (SCLF) og giver en hidtil uset præcision i dateringen. Som eksempel kan nævnes den i 1994 fundne ”Hadar-kæbe”, der er et af de ældste fossiler tilhørende tidlig Homo; fossilet er dateret med SCLF-metoden på 80 individuelle mineralkorn, der har givet en alder på 2,33 ± 0,07 millioner år. Et andet eksempel på anvendelse af SCLF-metoden er dateringen af GATC-tuffen (vulkansk askelag) på Aramis-lokaliteten i det nordlige Etiopien, hvor de hidtil ældste hominine fossiler er fundet. GATC-tuffen, der ligger umiddelbart under fossillaget, er aldersbestemt til 4,4 millioner år ved datering af 17 feldspatkorn. Datering af ni andre feldspatkorn fra samme lag gav en langt højere alder på 23,6 millioner år, men disse korn vides at stamme fra et ældre vulkanudbrud, der har ”forurenet” GATC-tuffen. Datering med den traditionelle kalium/argon-metode ville have givet en tilsyneladende præcis, men åbenlyst forkert gennemsnitsalder på 15,5 millioner år.

Uranium-datering: Uranium-234 (234U) nedbrydes til thorium-230 (230Th) med en halveringstid på 75.400 år. Uranium, men ikke det mere uopløselige thorium, optages i calciumkarbonatkrystaller (calcitkrystaller) under disses dannelse. Hvis derfor den oprindelige koncentration af uranium er kendt, kan forholdet mellem uranium og thorium angive alderen af calciumkarbonaten. Metoden har vist sig særlig anvendelig til datering af uorganisk calciumkarbonat (kalksten, drypsten mv.) og har den fordel, at den dækker tidsintervallet, der afgrænses af 14C- og kalium/argon-metoden. Metoden kan anvendes til at datere lag fra mellemste og sen Pleistocæn (50.000-500.000 år). 

Kulstof-14-metoden (¹⁴C-metoden): Kulstof-14-metoden blev som den første radiometriske metode udviklet af den amerikanske kemiker, Willard F. Libby i 1947. I arkæologien (og antropologien) benyttes kulstof-14-metoden til aldersbestemmelse af organisk stof, dvs. alt materiale, der stammer fra levende organismer såsom fossiler, træ, tekstiler m.m. Kulstof-14 henfalder med en halveringstid på 5.730 år, hvorfor metoden kan anvendes til datering af materiale yngre end ca. 50.000 år.

Kulstof har to stabile isotoper: kulstof-12 (¹²C) og kulstof-13 (¹³C). Desuden er der på Jorden minimale mængder (ca. 10-10 %) af den ustabile (radioaktive) isotop, kulstof-14 (¹⁴C). Da ¹⁴C som nævnt har en halveringstid lige under 6.000 år, ville alt ¹⁴C for længst være forsvundet fra Jorden, hvis det ikke var for dens konstante dannelse via den kosmiske strålings omdannelse af atmosfærisk kvælstof. Når kosmiske stråler passerer ind i atmosfæren dannes der store mængder neutroner. Disse neutroner indgår i følgende reaktion med kvælstof: 

n + ¹⁴N → ¹⁴C + ¹H, hvor n er neutroner.

Reaktionen er ganske almindelig i atmosfæren, da kvælstof udgør ca. 80 % af denne. Det meste ¹⁴C dannes i 9-15 km højde.

¹⁴C reagerer i konkurrence med de stabile isotoper med atmosfærens ilt under dannelse af kultveilte, CO₂, der indbygges i planter og dyr gennem fødekæden. Efter organismens død ophører kulstof-14-optagelsen, hvorefter henfaldet af den optagne ¹⁴C til kvælstof kan benyttes til at bestemme materialets alder. ¹⁴C henfalder med en konstant og kendt hastighed. Aldersbestemmelsen bygger på måling af forholdet mellem ¹⁴C og ¹²C i en prøve fra materialet og sammenligning med forholdet i atmosfæren, der antages at have været konstant gennem tiderne. Forskellen mellem de to forhold er et udtryk for den tid, der er forløbet siden organismens død.

Kulstof-14 metoden rummer imidlertid flere alvorlige fejlkilder, hvorfor metoden i praksis må anses for at være en ret upræcis dateringsmetode; præcisionen falder desuden med materialets alder. Det er derfor nødvendigt at kalibrere alle ¹⁴C-dateringer til den sande alder i kalenderår. De vigtigste fejlkilder vedrører atmosfærens varierende indhold af ¹⁴C og forurening (kontaminering) med nutidigt kulstof. 

Modsat en tidligere opfattelse (jf. ovenfor) har det vist sig, at ratioen mellem 14C og 12C i atmosfæren har varieret meget betydeligt de sidste 50.000 år, hvilket især kan henføres til variation i intensiteten af Jordens magnetiske felt og solpletters effekt på mængden af kosmisk stråling, der når den øvre atmosfære.

Hvad angår kontaminering med nutidigt kulstof har det vist sig, at selv minimal kontaminering kan have dramatiske effekter. F.eks. vil forurening med 1 % moderne kulstof i en 40.000 år gammel prøve reducere den målte alder med 7000 år. Kontaminering er f.eks. næsten helt sikkert forklaringen på den lange hale af datoer for sene Moustérien lokaliteter i Europa, der fortsætter langt efter 35.000 år før nu og for en lignende hale af Aurignacien-dateringer, der strækker sig langt ind i den efterfølgende Gravettien-periode. Det er også den sandsynlige forklaring på de store forskelle, der er på 14C-dateringer fortaget i indre kontra ydre dele af huler, f.eks. Grotta Fumane i Italien og Sesselfelsgrotte i Tyskland m.fl. Disse viser den dramatiske effekt af kontaminering som følge af gennemsivende grundvand i prøver indsamlet fra henh. ”våde” og ”tørre” områder af de pågældende huler. I Sesselfelsgrotten er prøver indsamlet fra de ydre, ”våde” dele af hulen reelt fra 5.000 år til 12.000 år ældre end den dato, som ¹⁴C-dateringen viser. Af samme grund skal man være yderst forsigtig med at acceptere publicerede dateringer af kritiske neandertalfossiler fra bl.a. Zafarraya-hulen (Spanien) og Vindija-hulen (Kroatien).

Især når ¹⁴C-metoden anvendes på materiale ældre end ca. 7.500 år, kan den ikke betragtes som nogen god absolut dateringsmetode. Inden for de sidste 7.500 år kan 14C -bestemmelser derimod sammenlignes med nøjagtige årringsdateringer (dendrokronologi), der derfor kan anvendes til at kalibrere 14C -kronologien. F.eks. svarer en 14C -alder på 6.000 år til en absolut datering på 6.900 kalenderår. Metoden er i øvrigt mest sikker, når den anvendes til datering af forkullet træ (fra bålpladser m.m.) og mindre sikker på skaller og knogler.

Uafhængigt af de nævnte fejlkilder har udviklingen af lineære masseacceleratorer (AMS = ”accelerator mass spectrometry”) betydet en langt mere præcis datering end 14C -datering med traditionelle metoder.

Palæolitisk arkæologi har i mere end 50 år lidt under de usikre 14C -dateringer, hvor flertallet må siges at repræsentere alvorlige underestimater af den sande alder af de undersøgte prøver. På det seneste er der imidlertid sket flere videnskabelige gennembrud, der har gjort det muligt at reducere de nævnte fejlkilder og dermed gøre 14C -målinger langt mere præcise end tidligere. Det ene gennembrud vedrører forbedrede præparationsmetoder, så risikoen for kontaminering reduceres væsentligt. Risikoen for kontaminering kan bl.a. reduceres meget betydeligt ved at præparere prøvematerialet, f.eks. knogle, på en ny måde, der er udviklet af forskere ved universitetet i Oxford, England: Ultrafiltrering af prøvematerialet med det formål at fjerne lavmolekylære fraktioner af kollagenet (det der aldersbestemmes på i knogler), der indeholder langt det meste af en evt. forurening med moderne organisk materiale, der f.eks. kan stamme fra humussyre, der har gennemtrængt prøvematerialet.

Det andet gennembrud vedrører nye kalibreringsmetoder. Især vigtig har været dateringen af en serie på 280 stratificerede ¹⁴C-prøver fra dybhavssedimenter i Cariaco-bassinet nær Venezuela, som er blevet absolut dateret ved at sammenholde med mønstret i fluktuationerne i oxygenisotopratioer (¹⁸O/¹⁶O) fra det uafhængigt daterede Greenland Ice Sheet Project 2 (GISP-2) fra den centrale del af Grønland. Men desuden er der foretaget nye dateringer af dybhavssedimenter ud for den iberiske kyst samt kombinerede dateringer med U/Th og 14C af koraller i tropiske farvande og tilsvarende kombinerede dateringer af stalagmitter på øen Socotra ud for den arabiske kyst. Ved at sammenligne og kombinere disse dateringer har det været muligt at konstruere pålidelige kalibreringskurver for de sidste 50.000 år. Ifølge den nye kurve svarer en ¹⁴C-dateringen på 40.000 år til en absolut datering på 43.000 år, mens en 14C-alder på 35.000 år svarer til 40.500 år i kalenderår. Hulemalerierne i Chauvet-hulen i det sydøstlige Frankrig må på tilsvarende måde gendateres fra oprindeligt 31.000-32.000 år til nu 36.000 år. Den øvre palæolitiske smykkekunst fra øvre Donau-dal er gendateret til ca. 41.000 år.

Andre palæoantropologiske implikationer: Ifølge traditionelle, ukalibrerede 14C-dateringer eksisterede der fuldt moderne, ”øvre palæolitiske” mennesker” i Levanten ca. 45.000 år før nu, og det tog dem mindst 7.000 år at sprede sig til Europa (fra 43.000 år til 36.000 år før nu), hvilket svarer til en migrationshastighed på 0,3 km pr. år. Ifølge de nye kalibreringer er spredningsperioden mindre, ca. 5.000 år (fra 46.000 til 41.000 år før nu) og spredningshastigheden omkring 0,4 km pr. år. Dette svarer til spredningshastigheden af de første bønder i Neolitikum, der spredte sig fra Mellemøsten til Europa i perioden fra ca. 10.000 år til 6.000 år før nu. Den hurtige spredning af Cro-Magnon menneskene i øvre Palæolitikum hænger bl.a. sammen med en markant mildning under sidste istid (Hengelo interstadialen fra 43.000 år til 41.000 år før nu). De nye dateringer betyder samtidig, at sameksistensperioden for Cro-Magnon menneskene og neandertalerne var kortere end hidtil antaget – højst 6.000 år generelt og måske kun 1.000-2.000 år i Vestfrankrig. Tilsyneladende bukkede neandertalerne meget hurtigere under i konkurrencen med de moderne end hidtil antaget.

"Fission-track"-metoden: Denne metode udnytter de mikroskopiske linier eller spor ("tracks"), som partikler udsendt af den radioaktive isotop uranium-238 (238U) danner i naturligt forekommende mineraler. Den frekvens, hvormed sporene dannes, er direkte proportional med 238U's halveringstid (4,5 milliarder år). Mineralets alder kan derfor bestemmes ud fra antallet af spor sammenholdt med mængden af 238U i prøven. Målingerne foretages i reglen på krystaller af mineralet zirkon, der forekommer i vulkansk aske og lava. Metoden har især været benyttet til at efterprøve dateringer udført med kalium/argon-metoden, men anvendes kun lidt.

Termoluminiscens: Termoluminiscens-datering (TL) hviler på det faktum, at elektroner bliver indfanget i krystalstrukturen af stoffer, der er udsat for bestråling af naturligt forekommende isotoper af uranium, thorium og radiokalium. Når stoffet opvarmes til over 500º C, frigives elektronerne under udsendelse af lys. Det udsendte lys, der kaldes termoluminiscens, er direkte proportionalt med antallet af indfangede elektroner. Hvis den frekvens, hvormed elektronerne indfanges i krystalstrukturen (= den årlige strålingsdosis), er kendt, kan mængden af TL anvendes til at beregne den tid, der er gået, siden stoffet sidst blev opvarmet. TL-datering er bedst på mineralkorn af kvarts og feldspat. Hvis strålingsenergien i stedet for ved opvarmning frigives ved belysning med et synligt lysspektrum, kaldes metoden optisk stimuleret luminiscens (OSL).

Mængden af indfangne elektroner kan også måles direkte ved en metode kaldet elektron spin resonans  (ESR).

TL har især været anvendt til datering af keramik og potteskår, men kan også anvendes på bl.a. flintredskaber. ESR er velegnet til datering af tandemalje, men ikke knogle. TL-datering kan anvendes inden for det samme tidsinterval som uranium datering og udfylder således hullet mellem kulstof-14 og kalium/argon-metoderne. Metoden har i de seneste år vist sig meget nyttig i forbindelse med afklaringen af de kronologiske relationer mellem neandertalerne og det moderne menneske i Europa og Levanten.

Indsamlingen af det materiale, der skal dateres, skal foregå med stor omhu. Det er specielt vigtigt at undgå udsættelse for sollys, idet påvirkning med ultraviolette stråler gør den efterfølgende datering usikker. Usikkerheden ved TL- og ESR-datering er under optimale forhold af størrelsesordenen 10-15 %.

Aminosyre-racemerisation: Aminosyrer, der indgår i opbygningen af proteiner, kan eksistere i to former, L-aminosyrer og D-aminosyrer, der er spejlbilleder af hinanden. Hos levende organismer forekommer kun L-formen, men efter døden sker der en gradvis omdannelse af L-formen til D-formen ved en proces, der kaldes racemerisation. Omdannelseshastigheden er afhængig af temperaturen, fugtigheden og surhedsgraden (pH) og varierer desuden fra aminosyre til aminosyre. Hvis omdannelseshastigheden kendes, kan alderen af det materiale, hvorfra proteinet er udvundet, bestemmes. Metoden har især været anvendt til datering af fossile muslingeskaller og knogler, men har på grund af store usikkerhedsmomenter ikke været meget anvendt de senere år. På det allerseneste synes metoden dog at have fået fornyet betydning, idet den har vist sig at give pålidelige dateringer af fossile strudseæg, der kan anvendes i forbindelse med udforskningen af det moderne menneskes udvikling .

Metoden kan benyttes til datering af materiale, der kun er nogle få hundrede år gammelt, men benyttes dog især til datering i intervallet fra 40.000 til 180.000 år.

Palæomagnetisme 

Palæomagnetisme er en helt speciel metode til datering af fossile aflejringer. Jordens kerne er sammensat af jern og andre tunge stoffer. Kernens ydre del er flydende, og bevægelse i denne skaber Jordens magnetfelt. Når jernholdige mineraler dannes i sedimenter eller i lavabjergarter ved Jordens overflade, vil de blive orienteret efter Jordens magnetfelt på samme måde som en kompasnål. Af ukendte årsager har der i Jordens historie været adskillige perioder, hvor klodens magnetfelt har haft den modsatte orientering af den, vi kender i dag. Perioder med magnetisk polaritet som i dag kaldes normale, mens modsatte perioder kaldes reverse. Skift i magnetfeltets polaritet, der indtræder samtidigt på hele kloden, synes klart at foregå på to skalaer: Meget lange intervaller, der varer flere hundrede tusinde eller endda millioner år og kaldes kroner; og kortere intervaller, der varer under 100.000 år, og som kaldes subkroner. Orienteringen af jernholdige mineralkorn vil ske efter den på dannelsestidspunktet herskende polaritet og udgør dermed et »fossilt kompas«, hvis retning kan måles. Palæomagnetisk datering er velegnet som supplement til og kontrol af andre dateringsmetoder. Metoden er også meget nyttig til tidsmæssig afgrænsning af lokaliteter, der kun vanskeligt kan dateres på anden måde. Et eksempel herpå er datering af det berømte fundsted for »Peking-manden« ved Zhoukoudian.

Ændringer i Jordens magnetfelt er særlig godt kendte inden for de sidste 5 millioner år, hvor der har været fire kroner og ni subkroner.

Fordi ændringer i Jordens magnetfelt indtræder samtidigt over hele Jorden, kan palæomagnetiske skift anvendes til at definere grænser mellem geologiske tidsperioder. Et eksempel herpå er fastsættelsen af grænsen mellem tidlig og mellemste Kvartær til skiftet fra Matuyama Revers Kron til Brunhes Normal Kron.

Iltisotop-stadier  og klima 

Klimaet har undergået hyppige forandringer i løbet af Jordens historie. Dette gælder ikke mindst den senere del af Jordens historie (Kvartærtiden, de seneste ca. 2,5 millioner år), hvor udviklingen af mennesket er foregået. Den mest pålidelige metode til klarlæggelsen af klimasvinger i Kvartærtiden er undersøgelse af omhyggeligt optagne prøver af dybhavssedimenter. Men også undersøgelse af iskerner fra indlandsisen på Grønland og i Antarktis giver pålidelige data. I dybhavssedimenter fastlægges klimaforandringer ved at studere spektret af foraminifer-arter og andre mikroorganismer, der lever i dybhavet. Men også forekomsten af iltisotoper i deres kalkskaller er værdifulde. Især er variationen i indholdet af de to ikke-radioaktive isotoper, oxygen-16 (¹⁶O) og oxygen-18 (¹⁸O), informativ. Disse to isotoper er naturligt forekommende i havvand, og de indbygges i mikroorganismernes kalkskaller i samme forhold, som de forekommer i havvandet. Forholdet mellem ¹⁸O og ¹⁶O (¹⁸O/¹⁶O ratio) varierer med klimaet: En relativt høj ratio (relativt meget ¹⁸O) afspejler et koldt klima, mens et varmt klima viser sig ved en lav ratio. På basis af ¹⁸O/ ¹⁶O-ratio inddeles klimaet i stadier (iltisotop-stadier, OIS), der betegnes med arabertal: Lige numre betegner kolde perioder (istider), mens ulige numre betegner varme perioder (mellemistider). Holocæn, vor egen tid, der er en mellemistid, har således betegnelsen stadium 1. Sidste istid, der varede fra for ca. 70.000 til for 10.000 år siden, inkluderer stadierne 2-4, idet en langvarig mild periode (en såkaldt interstadial) betegnes stadium 3. Hele Kvartæret, der varede knap 2,5 millioner år, omfatter OIS 1-100.

Inden for de sidste 800.000-900.000 år har der været mere end 10 kuldeperioder, der hver har varet 50.000 år eller i nogle tilfælde 100.000 år, mens varmeperioderne typisk har været af meget kortere varighed. Det følger heraf, at den senere del af menneskets udvikling hovedsageligt er foregået i et koldt klima domineret af istider.

Den maksimale udbredelse af iskapperne i Kvartærtiden svarer til, at omtrent en fjerdedel af Jordens overflade har været isdækket. Havniveauet har været sænket 150 m, hvilket i perioder har tørlagt dele af kontinentalsoklen, og der blev dannet landbroer mellem større landområder (f.eks. i Sydøstasien) og endda imellem kontinenter (f.eks. Beringbroen mellem Asien og Amerika). Under istiderne var middeltemperaturen sænket over hele Jorden, på høje breddegrader op til 16º C, mens temperaturfaldet kunne andrage op til 3º C ved Ækvator. Samtidig med temperaturfaldet faldt nedbøren over det meste af Jorden, men især omkring Ækvator (mellem 30º N og 30º S), hvor store områder med regnskov blev erstattet med savanne og græssteppe, mens savannen ændredes til ørken. Den reducerede vegetation fremmede vinderosionen, og vindbårent støv akkumuleredes på dybhavets bund ud for de Ækvator-nære dele af kontinenterne.

Den tilbagevendende tørke i troperne påvirkede menneskets evolution lige så meget eller mere end temperaturfaldet på de højere breddegrader. Den naturlige selektion, der var forbundet med disse skiftende tørkeperioder, kan formentlig forklare flere nøglebegivenheder i menneskets udvikling. Disse begivenheder inkluderer f.eks. menneskeliniens opståen for 5-6 millioner år siden, udviklingen af Homo og de robuste australopitheciner for 2,5 millioner år siden, oprindelsen af Homo ergaster (det første egentlige menneske) for lidt under 2 millioner år siden og måske også oprindelsen og spredningen af fuldt moderne mennesker for omkring 50.000 år siden.

Til toppen