Fosiller Nasıl Tarihlendiriliyor? Karbon-14 Metodu Haricindeki Yöntemler Neler?

Fosiller, evrim tarihini keşfetmenin en heyecan verici yöntemlerinden birisidir. Bugüne kadar keşfedilen on binlerce fosil, evrim tarihindeki birçok detayı aydınlatmakla birlikte, istisnasız olarak her biri, evrimsel biyolojinin öngörülerini doğrulayacak kanıtlar olarak kayda geçmiştir. Bu açıdan evrimsel biyoloji ile, fosilleri gün yüzüne çıkan paleontoloji ve antropoloji arasında çok yakın bir ilişki olduğu söylenebilir. Evrimsel biyoloji, türlerin tarihini aydınlatma konusunda bakmamız gereken detaylar açısından yön gösterir, paleontoloji ve antropolojinin çıkardığı fosiller, evrimsel öngörüleri sınamak adına bu potansiyel fosilleri arar ve bulur. Tabii ki fosil araştırmalarının tek amacı evrimsel geçmişi aydınlatmak değildir; türlerin biyolojisine, fizyolojisine, anatomisine yönelik birçok detayı keşfetmemizi ve bir yerde "kendimizi daha yakından tanımamızı" da sağlar.

Dünya’nın yüzeyi sabit gibi görünse de geçen 4,6 milyar yıl içerisinde ciddi ölçüde değişmiştir. Dağlar oluşmuş ya da aşınmış, kıtalar ve okyanuslar kaymış ve Dünya kimi zaman çok soğuk ve tamamen buzlarla kaplı kimi zaman da daha sıcak ve buzların yok olduğu dönemler geçirmiştir. Bu değişiklikler o kadar yavaş gerçekleşir ki bir insanın yaşamı boyunca fark edilemezler, ancak şu anda bile Dünya’nın yüzeyi hareket etmekte ve değişmektedir. Bu değişiklikler olurken, organizmalar evrim geçirmiş ve bazılarının kalıntıları fosil olarak korunmuştur.

Fakat yer katmanları arasında milyonlarca, kimi durumda milyarlarca yıldır sıkışıp kalmış bir fosili gün yüzüne çıkarmak işin sadece ilk basamağıdır. Sonrasında o fosilin yaşını isabetli olarak tespit edebilmek gerekir. İşte burada devreye, "tarihlendirme yöntemleri" dediğimiz çeşitli yöntemler girer. Bu yöntemler sayesinde fosillerin yaşlarını büyük bir isabetlilikle tespit edebilir, böylece aydınlatmak istediğimiz bilim sahasına doğru veriler aktarılmasını sağlayabiliriz.

Bir fosil incelenerek hangi organizmaya ait olduğu, bu organizmanın nasıl yaşadığı ve nasıl korunduğu öğrenilebilir. Bununla birlikte, fosili belli bir bağlama oturtmadan bu bilgiler pek işe yaramaz. Aynı dönemden kalma diğer fosil türleriyle karşılaştırılabilmesi için fosilin yaşı belirlenmelidir. Birbirleriyle ilişkili fosil türlerinin yaşlarını belirlemek, bilim insanlarına bir organizma grubunun evrimsel tarihini anlamada yardımcı olur.

Örneğin bilim insanları, yaşayan primatların fosil primatlardan evrimleştiğini ve bu evrimsel geçmişin on milyonlarca yıl sürdüğünü primat fosil buluntularından anlarlar. Farklı primat türlerinin fosillerini karşılaştırarak özelliklerin nasıl değiştiğini ve primatların zaman içerisinde nasıl evrim geçirdiklerini inceleyebilirler. Bununla birlikte dünyanın farklı yerlerinde bulunan aynı veya farklı çağlara ait fosilleri karşılaştırabilmek için her bir fosil primatın yaşını belirlemek zorundadırlar.

Evrimsel biyoloji ve paleontolojiye biraz ilgi duyan herkes, kimi zaman ateşli tartışmalara da konu olmuş olan Karbon-14 yöntemini duymuştur. Ancak Karbon-14, bir paleontolog veya arkeologun çantasındaki tarihlendirme yöntemlerinden sadece birisidir. Bu yazımızda, var olan yöntemlerin ufak bir kısmına biraz daha yakından bakış atacağız.

Fosilleri Tarihlendirmek İçin Kullanılan 3 Yöntem

Bilim insanlarının jeolojik malzemeleri tarihlendirme ve “Bu fosil kaç yaşında?” sorusunu cevaplayabilmeleri için üç ana yaklaşım vardır:

• Bunlardan ilkinde, bir fosilin göreceli yaşı belirlenebilir. Göreceli tarihlendirme yöntemi ("göreli yöntemler"), her bir jeolojik olaya belli bir sayısal yaş değeri vermeden bu olayları kronolojik bir sıralamaya oturtur.
• İkinci yöntemde yeryüzünü oluşturan materyallerin veya fosillerin yaşlarını sayısal olarak ("mutlak yöntemler") belirlemek mümkündür. Bu yöntemle bir jeolojik olayın tarihi sayısal bir yaş verilerek tahmin edilir, bazen de bir fosil türün zaman ölçeğinde ne zaman var olduğu kesin bir şekilde belirlenebilir.
• Üçüncü yöntemde, bir fosil alanının yaşı kayaçlardaki manyetizma kullanılarak tahmin edilebilir. Bu yöntem fosil ve kayaçların yaşını belirlemek için Dünya’nın zaman içerisinde değişen manyetik alanının oryantasyonunu kullanır.

Göreli (Relatif) Yöntemler: Göreceli Tarihlendirme ile Kayaç ve Fosillerin Yaşını Belirleme

Jeologlar, kayaçlarda korunan jeolojik olayların göreceli yaşlarını belirlemek için yeryüzünde açığa çıkmış tortul ve volkanik kayaçlar için kullanılan birtakım ilkeler saptamışlardır. Örneğin Büyük Kanyon’un duvarlarında açığa çıkmış kayaçlarda (Görsel 1) birçok yatay tabaka vardır, bunlara katman denir. Katmanları inceleyen bilim dalı ise stratigrafi olarak adlandırılır, bu bilim dalında temel birkaç ilke kullanılarak kayaçların göreceli yaşlarını tespit etmek mümkündür.

Daniel Peppe

Büyük Kanyon’daki katmanlar neredeyse yataydır. Tortular çoğunlukla ya okyanus gibi büyük suların dibinde ya da karalardaki nehir ve akıntıların sınır bölgelerinde yatay olarak çökelir. Her yeni tortu tabakası eski tabakanın üstüne yatay olarak çökelir. Katmanların bu şekilde yatay veya neredeyse yatay olarak çökelmesine yatay çökelim ilkesi denir (Görsel 2). Dolayısıyla katmanlardaki bozulmalar (Görsel 2 ve 3), kayaç tabakalarının çökelmesinden sonra oluşmuş olmalıdır.

Nature Education

Üst üstelik ilkesi, yatay çökelim ilkesini temel olarak alır ve bozulmamış tortul kayaç istifindeki her kayaç tabakasının, üstündeki tabakadan daha yaşlı, altındakinden de daha genç olduğunu söyler (Görsel 1 ve 2). Buna göre bir kayaç istifinde yaşlı kayaçlar altta, genç kayaçlar üsttedir.

Tortul kayaçlar bazen kayaçlar çökeldikten sonra tabakaları kesen fay hareketleri gibi olaylarla bozulur. Buna kesen kesilen ilkesi denir. Bu ilke, katmanları kesen jeolojik özelliklerin kesilen kayaçlar oluştuktan sonra gerçekleştiğini belirtir (Görsel 2 ve 3).

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Daniel Peppe

Yatay çökelim, üst üstelik ve kesen kesilen ilkeleri bir bölgedeki olayları sıralamamızı sağlar. Ancak iki farklı bölgede korunan kayaçların göreceli yaşlarını bulmamızda yardımcı olamazlar. Böyle bir durumda kayaçların göreceli yaşlarını bulmak için fosiller kullanılabilir. Her fosil türü Dünya tarihindeki belli bir dönemi gösterir. Ardışıklık (sıralılık) ilkesi farklı fosil türlerinin hep aynı sırada gözlenip yok olduğunu, bir fosil türünün soyu tükendikten sonra oluşan daha genç kayaçlarda hiç gözlenmediğini belirtir (Görsel 4).

Nature Education

Bir tabakayı diğerinden ayırt etmeye yarayan fosil türlerine anahtar fosil denir. Anahtar fosiller dar bir zaman aralığında gözlenir. Genellikle çok bulunan, kolaylıkla tanımlanabilen ve geniş bir alanda görülen fosil organizmalardır. Primat fosilleri çok nadir bulunduklarından genellikle anahtar fosil olarak kullanılamaz. Domuz ve kemirgen gibi organizmalar ise daha çok ve geniş bir dağılıma sahip olduklarından, ayrıca göreceli olarak hızlı evrimleştiklerinden sıkça kullanılan anahtar fosillerdendir.

Eğer tanımlanamayan bir fosil bir anahtar fosille aynı kayaç tabakasında bulunduysa ardışıklık ilkesine göre iki tür aynı dönemde yaşamış olmalıdır (Görsel 4). Eğer o anahtar fosil farklı alanlarda bulunduysa her bir alandaki katmanlar büyük bir olasılıkla aynı zamanda çökelmiştir. Sonuç olarak ardışıklık ilkesi bilinmeyen fosillerin göreceli yaşlarını bulmada ve geniş bir alana yayılmış aralıklı fosil sit alanlarını birbirleriyle ilişkilendirmede yardımcı olur.

Özellikle Hominid fosilleri bir tabakada bulunduğunda ilişkin jeolojik özellikler ve tikel bitki ve hayvanların kalıntıları bize depozitlerin oluştuğu iklim hakkında bilgi verir ve göreli bir tarihleme yoluna gidebiliriz. Bu yöntemin evrimsel biyoloji ile ilişkisini ve bilim açısından önemini buradan okuyabilirsiniz.

Mutlak Yöntemler: Kayaç ve Fosillerin Sayısal Yaş Değerlerini Belirleme

Mutlak tarihlendirme yöntemleri, göreceli tarihlendirme yöntemlerinden farklı olarak, fosillerle ilişkili belirli jeolojik malzemelerin yaşını kronolojik olarak tahmin etmemizi ve hatta fosil malzemenin kendi yaşını doğrudan ölçmemizi sağlar. Bunlar, bir kaynağın yaşını nümerik ve kronolojik olarak saptamaya dayanan kronolojik metotlardır. Temel bazda kronolojik tarihlendirmeyi iki ana gruba ayırabiliriz: Radyoaktif yöntemler ve radyoaktif olmayan yöntemler.

Radyoaktif/Radyometrik Yöntemler

Radyoaktif yöntemler, isminden de anlaşılabileceği gibi, radyoaktif maddelerin radyoaktif yapısının zaman içerisinde azalarak yarıya inmesi ilkesine dayanır. Yarı yaşı bilinen bir radyoaktif madde, insan ya da bulunduğu ortam ile ilişkilendirildiğinde, bu maddenin radyoaktivitesinin ölçülmesi bize mutlak yaşı verecektir. Ancak radyoaktif yöntemler, yarı ömür yönteminin ötesine de geçerek, atomik düzeyde incelemeyi de içerebilmektedir. Radyoaktif yöntemler arasında C14 Yöntemi, Potasyum Argon Yöntemi, Fizyon İzleri Yöntemi, Orantılı Karbondioksit Gaz Sayımı, Termolüminesans Yöntemi, Elektron Spin Rezonans gibi çok sayıda yöntem bulunmaktadır.

Araştırmacılar bir kayaç veya fosilin yaşını saptarken o malzemenin oluştuğu tarihi belirlemek için bir tür saat kullanırlar. Jeologlar genellikle antik zamanlara ait olayların tarihlerini belirlemede güvenilir saatler olarak potasyum veya karbon gibi belirli elementlerin doğal radyoaktif bozunma özelliklerini temel alan radyometrik tarihlendirme yöntemleri kullanırlar. Ayrıca radyoaktivitenin bir mineralin kristal yapısındaki kusurlarda hapsolan elektron birikimi üzerindeki etkilerini değerlendiren elektron spin rezonansı ve termolüminesans (ısıl ışıldama) gibi başka yöntemler de kullanırlar.

Tüm elementlerin atom çekirdeğinde proton ve nötronlar, çekirdeğin çevresinde de elektronlar vardır (Görsel 5a). Her bir elementte proton sayısı sabitken nötron ve elektron sayısı değişebilir. Aynı elementin farklı sayıda nötronlara sahip atomlarına o elementin izotopları denir. Her izotop atom kütlesiyle, yani proton ve nötronların sayısıyla belirlenir. Örneğin karbon elementinin altı protonu vardır, ama nötron sayısı altı, yedi veya sekiz olabilir. Dolayısıyla karbonun üç izotopu vardır: karbon 12 (¹²C), karbon 13 (¹³C) ve karbon 14 (¹⁴C) (Görsel 5a).

Nature Education

Dünya’da bulunan izotopların çoğu genellikle kararlıdır ve değişmez. Ancak ¹⁴C gibi bazı izotoplar kararsız bir çekirdeğe sahip olup radyoaktiftir. Bu, kararsız izotopun bazen proton, nötron veya her ikisinin sayısını değiştirmesi demektir. Bu değişim radyoaktif bozunma olarak adlandırılır. Örneğin kararsız ¹⁴C kararlı ¹⁴N’e dönüşür. Bozunan atom çekirdeği ana izotop (İng.: parent isotope) olarak adlandırılır. Bozunma ürününe de ürün izotop (İng.: daughter isotope) denir. Örneğimizde ¹⁴C ana izotop, ¹⁴N ise ürün izotoptur.

Kayaçlardaki ve odun, kemik ve hayvan kabuğu gibi organik malzemelerdeki bazı mineraller radyoaktif izotoplar içerebilir. Bir örnekteki ana izotop ve ürün izotopların miktarları ölçülerek yaş tayini yapılabilir. Bu yönteme radyometrik tarihlendirme denir. Yaygın olarak kullanılan bazı tarihlendirme yöntemleri Tablo 1’de kısaca verilmiştir.

Birçok radyoaktif izotopun parçalanma hızı ölçülmüştür ve zaman içerisinde değişmez. Dolayısıyla her radyoaktif izotop, oluştuğu zamandan itibaren aynı hızda parçalanmakta ve bir saat görevi görmektedir. Örneğin potasyum, lavlar soğurken oluşan bir minerale dahil olursa mineralde daha önceki bir parçalanmadan dolayı henüz argon yoktur (çünkü bir gaz olan argon, lavlar hâlâ ergiyik haldeyken uçarak atmosfere kaçar). Söz konusu mineral oluşup kayaç artık argonun kaçamayacağı kadar soğuduğunda “radyometrik saat” çalışmaya başlar. Radyoaktif potasyum izotopu zaman içerisinde yavaş yavaş kararlı argona bozunur, böylece mineralde kararlı argon birikmeye başlar.

Ana izotopun yarısının ürün izotoplara bozunması için geçen süreye o izotopun yarı ömrü denir (Görsel 5b). Ana ve ürün izotopların miktarları aynı olduğunda bir yarı ömür geçmiş demektir. Eğer bir izotopun yarı ömrü biliniyorsa ana ve ürün izotop miktarları ölçülerek “radyometrik saat”in çalışmaya başlamasından beri ne kadar zaman geçtiği hesaplanabilir.

Örneğin eğer bir kemikteki ¹⁴C ve ¹⁴N miktarları eşitse bir yarı ömür geçmiş demektir ve kemik 5.730 yaşındadır (¹⁴C izotopunun yarı ömrüne eşit süre). Eğer kemikteki ¹⁴C miktarı ¹⁴N miktarının üçte biri kadarsa iki yarı ömür geçmiş demektir ve kemik 11.460 yaşındadır. Ancak eğer kemik 70.000 yaşında veya daha yaşlıysa kalan ¹⁴C miktarı doğru ölçülemeyecek kadar azalmıştır. Dolayısıyla radyokarbon tarihlendirme, jeolojik tarihin göreceli olarak yakın zamanlarında oluşmuş malzemeleri ölçmede işe yarar. Şanslıyız ki radyokarbon tarihlendirmenin sınırları dışında kalan malzemeleri tarihlendirebilecek -yaygın olarak kullanılan potasyum-argon (K-Ar) yöntemi gibi- başka yöntemler var (Tablo 1).

Agora Bilim Pazarı

Çözümlü Analitik Matematik Seti (2 Kitap)

Devamını Göster

₺1,150.00

Satın Al Tüm Ürünler

• Dış Sitelerde Paylaş

Nature Education

Radyoaktif bozunmanın bir yan ürünü olan radyasyon, elektronların atomlardaki normal konumlarını terk ederek malzemenin kristal yapısındaki kusurlar içerisinde hapsolmalarına neden olur. Termolüminesans, optik uyartımlı lüminesans ve elektron spin rezonansı gibi tarihlendirme yöntemleri malzemenin kristal yapısındaki bu kusurlarda hapsolan elektron birikimini ölçer. Eğer bir nesnenin maruz kaldığı radyasyon miktarı sabitse malzemenin kristal yapısındaki kusurlarda hapsolan elektron miktarı o malzemenin yaşıyla orantılı demektir. Bu yöntemler en çok 100.000 yaşındaki malzemelere uygulanabilir. Bundan daha yaşlı kayaç ve fosillerde kristal yapılardaki “tuzaklar” dolar ve elektron birikimine izin vermez, elektronlar normal konumlarını terk etmiş olsalar bile.

Radyoaktif Olmayan Yöntemler

Radyoaktif olmayan yöntemler ise, radyoaktivite ve yarı ömür prensiplerine dayanmayan yöntemlerdir. Bu yöntemler arasında Amino Asit Resamizasyonu, Uranyum- Florin Yöntemi, Nötron Aktivasyon Analizi Yöntemi, Obsidiyen Hidrasyonu, Dendrokronoloji Yöntemi, Varv Yöntemi gibi yöntemler sayılabilir.

Yazılı Kaynaklar

Bazı buluntular, "fosil" olmak zorunda değildir. İnsanlara ait kimi buluntular, arkeolojik buluntu niteliğindedir. Örneğin yazılı kaynaklar, yazının bulunmasından sonra üretilmiş olan ürünlerin kalıntılardır. Kil, papirüs, taş, kaya, mühür, tablet gibi değişik şekilli sembollerin yer aldığı belgeler mevcuttur. Ancak farklı takvim kullanmış olanlar vardır, bu da bizim takvimlerimiz ile çelişir. Buna rağmen belirli bir takvim sistemine bağlı mutlak yaş çıkartılabilir.

VARV Yöntemi

Göl, buzul, deniz dibi gibi yerlerde yağışlı ve kurak mevsimlerin etkisiyle biriken ince katmanların üst üste yığılmasıyla, bazen kalınlığı kilometreleri bulan dolgular oluşturur. Bu katmanların sayılması çevresel değişiklikleri verirken aynı zamanda bizi eskiye götürür. Bu birikimlerin içinde herhangi bir buluntunun varlığı tarihlemeyi kolaylaştırır.

Orantılı Karbondioksit Gaz Sayımı

Keramik, pişmiş tuğla, yanmış çakmaktaşı ve obsidiyen, volkanik, kül, meteor, curuf, sarkıt ve dikit gibi kalsit oluşumları ve benzeri inorganik obje ve malzemelerin içerisinde şifreli saat gibi çalışan fiziksel mekanizmalar vardır. Bu mekanizmalara dayalı bir tarihlemeye gidilir. Bu yöntem ODTÜ Fizik Bölümü Radyokarbon Araştırma Laboratuarında kullanılan bir yöntemdir.

Elektron Spin Rezonans (ESR)

Tüm bu tekniklerin dışında tekstil gibi organik maddelerin tarihlemesinde kullanılan oldukça yüksek başarıda bir teknik olan ESR (Elektron Spin Rezonans) yöntemidir. Ölçüm esnasında ESR merkezleri bozulmadığından istenilen sayıda tekrarlanması da araştırmacılara oldukça kolaylık sağlar. ESR yüzeysel olaylara karşı daha az duyarlı olduğu için kullanılan maddenin taneciklerinin belirli bir büyüklükte olma şartı yoktur. ESR temelde TL (termolüminesans) yöntemiyle aynı prensibi paylaşmasına karşın ESR yönteminin TL yöntemine göre burada kısaca bahsettiğimiz üstünlükleri vardır.

Amino Asit Resamizasyonu

C14 gibi fosil kemiklere doğrudan uygulanan bir tarihleme metodudur ve paleoantropojide hominidlerin erken evrim aşamalarında kullanılabilmektedir. Bu tarihleme metodunun prensibi; optik etkinliği olan maddelerin, optik etkinliği olmayan maddelere dönüşmesidir. Teknik olarak resamizasyon süreci optik-aktif maddenin, inaktif madde haline dönüşmesine bağımlıdır. İşte bu dönüşmenin hesaplanmasıyla da kronolojik bir yaş saptamaya gidilir.

Nötron Aktivasyon Analizi Yöntemi

Bu yöntemde bileşimi tam olarak bilinen bir standardın örneğe gerek vardır. Örneğin Keramik analizinde standart olarak bileşimi bilinen kil örnekler kullanılır. Reaktörlere konulan elementlerin nötronlarla ışınlandıklarında ışıdıkları gama dalgalarının boyutuna göre bir tarihleme yapılır.

Fizyon İzleri Yöntemi

Özellikle cam, obsidiyen aletler ve seramik eşyalar üzerinde uygulanan bu yöntem yaşı en az 20 000 yıl olan bu volkanik oluşumları tarihlemede kullanılır. Uranyum 238’in kendiliğinden fizyona uğraması sonunda meydana gelen yüksek enerjili parçacıkların kristalimsi yapılarda ve camlarda iz bırakması esasına dayanmaktadır.

Obsidiyen Hidrasyonu

Yeni açılmış bir obsidiyen yüzeyinin su kaparak hidrasyona uğraması ve bu hidrasyonun zamanla obsidiyen içinde ilerlemesinden yararlanılarak obsidiyen aletlerin yaşı saptanır. Hidrasyonun belli bir zamandan sonra düzgünlüğünü kaybetmesi nedeniyle bu yöntemle en fazla 60.000 yıl geriye gitmek mümkündür.

Ağaç Halkaları (Dendrokronoloji) Yöntemi

Ağaçlar yaşamları süresince her yıl iki büyüme halkası meydana getirirler. Bu halkaların genişliği tamamen iklim koşullarına bağlıdır. Birkaç bin yıllık seriler elde edilebilir. Eski dönemlerde kullanılmış ağaç yanarak günümüze kadar gelebilir. Bu kömürleşmiş ağaç halkaları aynı biçimde ölçülür. Bu veriler birleştirilerek MÖ. 8 bin yılına kadarki dönem için kesin seriler elde edilmiştir. Konu hakkında daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Termolüminesans

Maddede biriken radyasyon enerjisi miktarı onun radyasyon etkisinde kaldığı süreye, dolayısıyla maddenin yaşına bağlıdır. Biriken toplam enerjinin bir yılda biriken enerjiye bölünmesiyle enerjinin kaç yıldır toplandığı, yani maddenin yaşı hesaplanır. Maddenin ısıtılmasıyla ortaya çıkan ışımanın ölçülmesi esasına dayalıdır. Bazı mineraller özellikle obsidyen optik ışıma hızının ölçülmesi 500 bin yılına kadar ölçüm verir.

Paleomanyetizma: Kayaç ve Fosillerin Manyetik Alanlarla Tarihlendirilmesi

Dünya, manyetik kuzey ve güney kutupları ve manyetik alanıyla dev bir mıknatıs gibidir (Görsel 6a). Tıpkı pusuladaki mıknatıs ibresinin manyetik kuzeyi göstermesi gibi kayaçlarda doğal yollarla oluşan manyetik mineraller de Dünya’nın manyetik alanına hemen hemen paralel olan manyetik kuzeye doğru yönelir. Bu nedenle kayaçlardaki manyetik mineraller Dünya’nın manyetik alan oryantasyonunun, ya da polaritesinin, kusursuz birer kaydını tutar.

Nature Education

Dünya’nın manyetik alanının polaritesi jeolojik zaman içerisinde defalarca değişerek manyetik terslenmelere neden olmuştur. Dünya’nın manyetik alanı Dünya’nın merkezindeki konveksiyonun ürettiği elektrik akımları nedeniyle oluşur. Manyetik terslenmeler sırasında büyük bir olasılıkla Dünya’nın merkezindeki konveksiyonda gerçekleşen değişimler manyetik alanın da değişmesine neden olur. Dünya’nın manyetik alanı tarih boyunca birçok kez tersine dönmüştür. Manyetik kuzey kutbu, coğrafi Kuzey Kutbu’na (bugünkü gibi) yakın olduğunda buna normal polarite denir. Manyetik “kuzey”, coğrafi Güney Kutbu’na yakın olduğunda da ters polarite olarak adlandırılır. Jeologlar volkanik ve tortul kayaçlardaki antik manyetik polaritenin (paleomanyetizma) radyometrik tarihleri ve ölçümlerini kullanarak geçmişteki manyetik terslenmelerin gerçekleştiği zamanları tam olarak belirleyebilmişlerdir. Bu türden gözlemlerin birleştirilmesiyle jeomanyetik polariteye ilişkin zaman ölçeği (GPTS: geomagnetic polarity time scale) geliştirilmiştir (Görsel 6b). Bu zaman ölçeği normal polarite ve ters polarite dönemlerine ayrılır.

Jeologlar bir sit alanındaki kayaçların paleomanyetizmasını ölçerek o alanın antik manyetik terslenmelerini ortaya çıkarabilirler. Her terslenmenin izin kayaçlarda aynı şekilde görünür, bu nedenle sit alanının GPTS’deki yerini belirleyebilmek için başka kanıtlara da ihtiyaç duyulur. Bu durumda belli bir paleomanyetik terslenmeyi GPTS’deki belli bir terslenme ile ilişkilendirebilmek için anahtar fosiller veya radyometrik tarihler gibi bilgiler kullanılabilir. Söz konusu terslenme GPTS’deki yerine oturtulduğunda bütün istifin sayısal yaş değeri belirlenebilir.

Doğal Çevreyi Belirleyen Yöntemler

Bir fosilin yaşını belirlemenin önemli parçalarından birisi, o fosilin yaşadığı zamanlardaki doğal çevrenin özelliklerini tespit etmekten geçer. Bu, sadece fosilin yaşına yönelik daha isabetli tahminlerde bulunmamızı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda daha isabetli bir paleoekolojik çerçeve çizebilmemizi sağlar.

Bitki Tozları (Polen) Analizi

Bitkiler çok sayıda ve birbirlerinden farklı olarak polen üreterek yayarlar. Bu polenler göl ve bataklık gibi su kütlelerinin içine düştüklerinde dibe çökerler ve varv şeklinde katmalar oluştururlar. Buralardaki ölçümler varvların oluşum yıllarına bağlı olarak doğal çevre ortamındaki değişikliği yansıtırlar. Polenler aynı zamanda C14 tarihlemesi için de kullanılırlar.

Oksijen İzotop Yöntemi

Denizlerde yaşayan canlıların iskeletlerinin oluşumunda O16 ve O18 izotopları devreye girer. Bazı canlılarda, örenğin Forraminifera türünde O16 ve O18 oranı, suyun sıcaklık, tuzluluk oranı ve oksijen içeriği ile belirlenir. Derin deniz diblerindeki dolgularda, katmanlar halinde biriken iskeletlerde yapılan ölçümler, tabakalanmış olarak canlının öldüğü dönemdeki deniz ortamını, dolayısıyla iklimi gösterir. Buna ek olarak bu örneklerden hareketle C14 yöntemiyle mutlak yaş ölçümü de yapılabilir. Özellikle katmanların kilometrelerce kalınlığa ulaştığı okyanus tabanlarında O16 ve O18 ölçümleriyle belirlenen iklimsel dönemler, en güvenilir doğal çevre ve kronoloji anahtarı olarak kabul edilir.

Kutup Kronolojisi

Kutuplara kar olarak düşen yağış, her yıl katmanlar halinde birikerek erinmeden korunur. Her yıl oluşan katmanlar sayılarak on binlerce hatta yüzbinlerce yıl öncesine gidilebilir. Bu katmanların kalınlığı çevre koşulları ile bağlantılıdır. Aynı zamanda orta enlemlerde doğal çevrede meydana gelen büyük olaylar, öreneğin yanardağ patlamalarının çıkarttığı kül, kurak dönemlerde çöllerden gelen kum, üst atmosferdeki rüzgarlarla kutup dolgularına çökelir. Kutup kronolojisi, Oksijen izotop yöntemiyle birlikte doğal çevredeki değişikliklerin bir göstergesi olarak kullanılır.

Biyoarkeoloji

Son yıllarda moleküler biyoloji ve genetik alanlarındaki gelişmeler arkeolojiye katkı sağlamaktadır. Arkeolojik dolgularda ele geçen insan iskeletleri ya da bir hayvan kemiği üzerindeki doku veya kanı oluşturan hemoglobin hücreleri gibi örneklerden genetik şifrenin okunması mümkündür.

Çevresel Arkeoloji (Jeoarkeoloji)

Doğal çevredeki akarsu sistemleri,toprağın birikmesi, aşınması gibi değişikliklerinya da yanardağ patlamaları, deprem gibi olayların incelenmesi ve bunların kültürel tarihle karşılaştırması, insanların yaşadığı eski çevreyi (Paleo-ortamı) anlamamızı sağlar. Bu bağlamda arkeoloji, çevreyi inceleyen doğa bilimleri için zaman labaratuvarı görevini üstlenir.

Peki Ne İşe Yarıyor?

Çıkarılan bir fosil veya arkeolojik bulgu, belli bir amaca yönelik üretilmiş bir alet ise, o amacı tespit ederek de hem yaş tayininde bulunmak mümkün olabilir, hem de çıkarılan döneme ait daha isabetli bir kültürel çerçeve çizmek mümkün olur.

Kullanım İzi Analizi

Tanımadığımız bir aletin ne işe yaradığını biçimine bakarak söylemek her zaman mümkün olmaz. Yapılan her iş aletin üzerinde mikroskopla görülebilecek bir aşınma yüzeyi oluşturur ve bu izlerden en azından yapılan işin şiddeti, sertliği ve yönü saptanabilir. Bu sayede örneğin çakmaktaşından yapılmış bir aletin deri sertliğinde bir madde üzerine belirli açıda sürtüldüğü sonucuna ulaşılabilir.

Tortu Analizi

Kullanılan bir çok maddenin bileşimindeki kristaller, günümüze kadar mikroskobik bir ölçekte korunarak gelir. Örneğin bir el öğütücüsünün dokusuna işlemiş buğdaydaki silisyum mikroskopla görülebilir.

Deneysel Arkeoloji

İşlevini bilmediğimiz veya teknolojisini anlamadığımız alet ya da nesnelerin modelleri yapılarak bunlar değişik şekillerde kullanımakta, kullanıldıktan sonra üzerinde oluşan izler, arkeolojik malzemede görülenlerle karşılaştırılarak yapılan işin tür ve niteliği saptanmaktadır.