Temuan arkeologis di seluruh dunia telah membantu para peneliti untuk mengisi kisah evolusi dan migrasi manusia. Sepotong informasi penting dalam penelitian ini adalah usia fosil dan artefak. Bagaimana para ilmuwan menentukan usia mereka? Berikut adalah rincian lebih lanjut tentang beberapa metode yang digunakan untuk menentukan tanggal objek yang dibahas dalam "Migrasi Manusia Hebat" ( Smithsonian, Juli 2008):
Konten terkait
- Migrasi Manusia Hebat
Coprolites, Paisley 5 Mile Point Caves, Oregon
Umur: ~ 14.300 tahun
Metode: penanggalan radiokarbon
Di sebuah gua di Oregon, para arkeolog menemukan tulang, sisa-sisa tanaman, dan koprolit — kotoran fosil. DNA yang tersisa di koprolit menunjukkan asal usul manusia tetapi bukan usia mereka. Untuk itu, para ilmuwan melihat ke karbon yang terkandung di dalam kotoran kuno.
Menurut definisi, setiap atom unsur tertentu memiliki jumlah proton tertentu dalam nukleusnya. Unsur karbon memiliki enam proton, misalnya. Tetapi jumlah neutron dalam nukleus dapat bervariasi. Bentuk elemen yang berbeda ini - disebut isotop - pada dasarnya stabil atau tidak stabil. Yang terakhir disebut isotop radioaktif, dan seiring waktu mereka akan membusuk, mengeluarkan partikel (neutron atau proton) dan energi (radiasi) dan karenanya berubah menjadi isotop atau elemen lain. Mereka melakukan ini pada tingkat konstan yang disebut "paruh" isotop.
Sebagian besar karbon datang dalam bentuk stabil karbon-12 (enam proton, enam neutron) atau karbon-13, tetapi jumlah yang sangat kecil (sekitar 0, 0000000001%) ada sebagai karbon-14 radioaktif (enam proton, delapan neutron). Tumbuhan dan hewan yang hidup mengambil karbon-14 bersama dengan isotop karbon lainnya, tetapi ketika mereka mati dan fungsi metabolismenya berhenti, mereka berhenti menyerap karbon. Seiring waktu, karbon-14 meluruh menjadi nitrogen-14; setengah akan melakukannya setelah sekitar 5.730 tahun (ini adalah paruh isotop). Setelah sekitar 60.000 tahun, semua karbon-14 akan hilang.
Apa pun yang pernah menjadi bagian dari objek hidup — seperti arang, kayu, tulang, serbuk sari, atau koprolit yang ditemukan di Oregon — dapat dikirim ke laboratorium tempat para ilmuwan mengukur berapa banyak karbon-14 yang tersisa. Karena mereka tahu berapa banyak akan ada di atmosfer dan, oleh karena itu, seberapa banyak seseorang akan menyerap ketika hidup, mereka dapat menghitung berapa lama sejak kematian atau pengendapan. Koprolit rata-rata berumur sekitar 14.300 tahun dan merupakan sisa-sisa manusia tertua di Amerika.
Tengkorak Hominid, Herto, Ethiopia
Umur: ~ 154.000 hingga 160.000 tahun
Metode: kencan argon-argon
Sebuah tim ilmuwan yang menggali di Ethiopia pada tahun 1997 menemukan alat-alat batu, sisa-sisa fosil beberapa spesies hewan, termasuk kuda nil, dan tiga tengkorak hominid. Berapa umur mereka? Sisa-sisa organik terlalu tua untuk penanggalan karbon-14, jadi tim beralih ke metode lain.
Penanggalan radiokarbon bekerja dengan baik untuk beberapa penemuan arkeologi, tetapi memiliki keterbatasan: ia dapat digunakan untuk menentukan tanggal hanya bahan organik yang berumur kurang dari 60.000 tahun. Namun, ada isotop radioaktif lain yang dapat digunakan untuk menentukan tanggal bahan non-organik (seperti batu) dan bahan yang lebih tua (hingga miliaran tahun).
Salah satu radioisotop ini adalah kalium-40, yang ditemukan di batuan vulkanik. Setelah batuan vulkanik mendingin, kalium-40nya meluruh menjadi argon-40 dengan waktu paruh 1, 25 miliar tahun. Dimungkinkan untuk mengukur rasio kalium-40 ke argon-40 dan memperkirakan usia batu, tetapi metode ini tidak tepat. Namun, para ilmuwan menemukan pada tahun 1960-an bahwa mereka dapat mengiradiasi sampel batuan dengan neutron dan dengan demikian mengubah kalium-40 menjadi argon-39, isotop yang biasanya tidak ditemukan di alam dan lebih mudah untuk diukur. Meskipun lebih rumit, proses ini menghasilkan tanggal yang lebih tepat. Sebagai contoh, para ilmuwan di University of California di Berkeley dapat menentukan tanggal sampel dari letusan gunung berapi Vesuvius 79 AD dalam waktu tujuh tahun setelah kejadian.
Karena tengkorak hominid dan artefak lain yang ditemukan di Herto tidak dapat secara langsung bertanggal — bahan organik telah lama menjadi fosil — para peneliti malah melakukan analisis mereka pada batuan vulkanik yang tertanam di batu pasir dekat fosil. Batu itu berusia sekitar 154.000 hingga 160.000 tahun, menjadikan tengkorak itu sebagai Homo sapiens tertua yang masih belum ditemukan.
Batu oker terukir, Gua Blombos, Afrika Selatan
Umur: ~ 77.000 tahun
Metode: penanggalan thermoluminescence
Penggalian gua tepi laut di Afrika Selatan mengungkapkan dua benda yang jelas buatan manusia - potongan batu oker terukir dengan pola silang. Baik batu maupun batu tempat mereka dikuburkan berasal dari vulkanik, jadi, para peneliti memilih metode lain untuk menentukan usia mereka: thermoluminescence.
Seperti dalam penanggalan argon-argon, jam thermoluminescence juga dimulai dengan terakhir kali sebuah batu dipanaskan ke suhu tinggi. Panas ekstrem menghilangkan elektron yang tersimpan dalam kristal tertentu — seperti kuarsa dan feldspar — di dalam batuan. Seiring waktu, kristal memerangkap elektron yang dihasilkan oleh sejumlah atom radioaktif yang ditemukan di lingkungan. Dengan memanaskan kembali batu itu, para ilmuwan dapat melepaskan energi yang tersimpan, yang dilepaskan sebagai cahaya dan disebut "thermoluminescence." Intensitas cahaya menunjukkan berapa lama sejak batu itu terakhir dipanaskan.
Seperti tengkorak Herto, usia batu oker yang diukir dari Gua Blombos tidak dapat ditentukan secara langsung. Namun, pada lapisan batu yang sama dengan ochers adalah potongan-potongan batu yang terbakar, yang kemungkinan seusia dengan ochers dan ideal untuk penanggalan termoluminesensi. Batu yang terbakar, terungkap, berusia sekitar 77.000 tahun, yang membuat ochers beberapa potongan tertua dari desain abstrak dapat ditemukan.
