Mengukur Usia Artefak dan Fosil Dalam Ilmu Arkeologi

Penemuan-penemuan arkeologi di seantero dunia telah membantu para ilmuwan untuk meneliti kisah evolusi manusia dan migrasi manusia. Bagian yang cukup penting adalah penelitian usia fosil dan artefak. Namun bagaimana ilmuwan menentukan usia dari mereka? Ada beberapa metode yang dipergunakan yang akan dibahas berikut ini.

Metode : Penanggalan Radiokarbon ( Mengukur usia hingga 14.300 tahun )

Suatu ketika arkeolog menemukan tulang benulang, sisa-sisa tanaman dan kotoran-kotoran yang telah memfosil. DNA yang tersisa menunjukkan mereka berasal dari manusia tetapi tidak usia mereka. Untuk itu, para ilmuwan melihat ke karbon yang terkandung dalam kotoran kuno tersebut.

Menurut definisi, setiap atom dari elemen tertentu memiliki sejumlah tertentu proton pada intinya. Misalnya unsur karbon memiliki enam proton, tetapi jumlah neutron dalam inti dapat bervariasi. Ini berbeda dengan bentuk elemen yang disebut isotopsecara inheren bisa stabil atau tidak stabil. Yang tidak stabil disebut isotop radioaktif, dan dari waktu ke waktu mereka akan membusuk, membentuk partikel (neutron atau proton) dan energi (radiasi) karena itu berubah menjadi isotop atau elemen lain. Mereka melakukan ini dengan laju yang konstan disebut isotop "setengah-hidup (half life)".

Kebanyakan unsur karbon berada dalam bentuk stabil karbon-12 (12C)-(enam proton, enam neutron) atau karbon-13(13C),, namun sejumlah yang sangat kecil (sekitar 0,0000000001%) ada sebagai radioaktif karbon-14(14C)-(enam proton, delapan netron). Tumbuhan hidup dan hewan terdiri dari 14C bersama dengan isotop karbon lainnya, tetapi ketika mereka mati dan fungsi metabolisme mereka berhenti, mereka berhenti menyerap karbon. Seiring dengan itu, 14C meluruh menjadi nitrogen-14(14N); setengahnya akan terjadi setelah sekitar 5730 tahun (ini adalah isotop yang setengah-hidup), setelah sekitar 60.000 tahun, semua 14C akan hilang.

Segala sesuatu yang suatu ketika dulu merupakan bagian dari obyek kehidupan seperti arang, kayu, tulang, tepung sari atau kotoran yang memfosil (coprolites) yang ditemukan dapat dikirim ke laboratorium, dimana para ilmuwan dapat mengukur berapa banyak 14C yang masih tersisa. Karena mereka mengetahui berapa banyak yang ada di atmosfer dan, oleh karena itu, berapa banyak seseorang telah menyerapnya selama hidupnya. Sehingga mereka bisa menghitung berapa lama telah mati atau dari banyaknya pengendapan. Coprolite rata-rata berumur sekitar 14.300 tahun, tapi ada juga yang berusia lebih dari itu.

Penanggalan Karbon telah dikembangkan oleh ilmuwan Amerika Willard Libby dan teamnya di Universitas Chicago pada 1962, yang berhasil mengkalkulasi lebih akurat 5730 dengan +/- 40 tahun (Libby half-life).

Metode : Penanggalan Argon-Argon ( Mengukur usia kira-kira 154.000 s/d 160.000 tahun )

Metode penanggalan Radiokarbon bekerja dengan baik untuk beberapa penemuan arkeologi, namun memiliki keterbatasan, sampai saat ini hanya dapat digunakan untuk mengukur usia bahan organik kurang dari sekitar 60.000 tahun. Namun, ada isotop radioaktif lain yang dapat digunakan untuk mengukur usia bahan non-organik (seperti batu) dan bahan-bahan yang lebih tua (sampai miliaran tahun)

Salah satu dari radioisotop ini adalah adalah kalium-40, yang dapat ditemukan di batuan vulkanik. Setelah batu vulkanik mendingin, kalium-40(40K) akan meluruh menjadi argon-40(40Ar) dengan waktu paruh 1,25 miliar tahun. Dengan ratio ini memungkinkan untuk mengukur rasio 14K terhadap 40Ar, dengan ini dapat diperkirakan umur batu tersebut, tetapi metode ini kadang kurang tepat. Namun, pada 1960 para ilmuwan menemukan satu cara bahwa jika sampel batu tersebut disinari dengan neutron, maka terjadi 40K berubah menjadi Argon-39(39Ar), sebuah isotop tidak mudah ditemukan di-alam tapi lebih mudah untuk diukur. Walaupun lebih rumit, proses ini menghasilkan pengukuran usia yang lebih tepat. Sebagai contoh, para ilmuwan dari Universitas California di Berkeley mampu mengukur usia sampel batuan dari letusan tahun 79M dari gunung berapi Vesuvius, letusan yang terjadi dalam kurun waktu 7 tahunan. Ketika pada tahun 1997 mereka menemukan peralatan dari batu, dan fosil sisa-sisa beberapa jenis hewan, termasuk kuda nil, dan tiga tengkorak hominid, yang tidak dapat diukur dengan 14C karena usianya terlalu tua.

Karena tengkorak Hominid dan artefak yang ditemukan di Herto tidak dapat diukur usianya secara langsung karena bahan-bahan organiknya telah lama memfosil menjadi batu. Maka para ilmuwan meneliti batuan-batuan dan pasir vulkanik yang menempel dan mengubur fossil tersebut. Hasil pengukuran batuan ini menunjukkan usia sekitar 154.000 sampai dengan 160.000 tahun, dengan demikian tengkorak tersebut dapat disimpulkan berusia sekitar tahun yang sama, sehingga Homo Sapien ini dapat dianggap yang tertua yang telah ditemukan selama ini.

Metode : Penanggalan Termoluminisen/Thermoluminescence ( Mengukur usia lebih dari 77.000 tahun )

Seperti dalam Penanggalan Argon-Argon, metode penanggalan Termoluminisen ini dialakukan dengan cara sampel dipanasi dengan suhu tinggi, kemudian dihitung/diamati mulai dari sejak mula dipanasi. Dengan pemanasan suhu ekstrim tinggi menyebabkan sebagian elektron yang terdapat pada kristal tertentu seperti kuarsa dan felspar dalam batuan tereliminir, sedang seiring dengan lepasnya elektron tersebut maka dapat ditemukan jumlah jejak atom radioaktif yang ditemukan dilingkungannya. Dengan cara memanasi ulang batuan tersebut ilmuwan dapat melepaskan energi yang tersimpan, yang berupa pelepasan sebekas cahaya, ini yang dinamakan “Termoluminisen”. Intensitas cahaya menunjukan Intensitas cahaya menunjukkan berapa lama batuan tersebut sejak terakhir telah dipanaskan.

Seperti tengkorak Herto, berhubung batuan pada ukiran di goa Blombos tidak dapat langsung ditentukan. Maka lapisan batuan yang sama pada bagian ukiran dipanaskan, sehingga didapati Penanggalan Termoluminisen yang menunjukan usia yang sama dengan bagian yang lainnya. Dimana hasil pemanasan tersebut menunjukkan usia sekitar 77.000 tahun. Sehingga dapat dikatakan ukiran tersebut merupakan temuan yang berusia tertua selama ini.

Bahan :

-Scientific Dating in ArcheologybyTsuneto Nagatomo, Nara University of Education, Sept 19, 2008

-Showing Their Age by Sarah ZielinskiSmithsonian magazine, July 2008

-http://en.wikipedia.org/wiki/Radiocarbon_dating