V prozatím posledním díle série o archeologickém datování se podíváme na trochu krkolomně znějící termoluminiscenční metodu, která se často využívá jako doplňková k radiokarbonu nebo třeba dendrochronologii. Jistě jste si hned všimli, že název termoluminiscence můžeme rozložit do dvou slov – termo = teplo a luminiscence = záření, světélkování. V základním principu jde o to, že materiály s nahromaděnou energií budou po zahřátí světélkovat. Metoda se primárně využívá na odatování pálené keramiky, díky čemuž je velice oblíbená. Keramické střepy totiž patří mezi nejčastěji nalézaný typ artefaktu a asi neexistuje archeolog, který by se v nich netopil. Výhodou termoluminiscence je také fakt, že dokáže zjistit stáří vzorků starších než 50 000 let, čímž překonává i radiokarbonové datování. V porovnání s ostatními metodami je navíc cenově mnohem dostupnější.
O co jde?
Termoluminiscence je formou radioaktivního datování, při kterém se měří naakumulovaná radiace (narozdíl od radiokarbonu, kde se měří ztracená radiace) v geologickém materiálu. Atomy jsou v tomto materiálu uspořádány do “mřížky”, avšak při vystavení jadernému záření se elektrony z této struktury přemisťují a seskupují se v místech, kde došlo k jejímu narušení (to je způsobené například chybějícími atomy či nečistotami v dané směsi) – v takzvaných elektronových pastech. S postupem času materiál absorbuje více a více radiace a tím pádem dochází k zachycení dalších elektronů v pastech. Pokud je rychlost pohlcování radiace neměnná, akumulování elektronů bude také konstantní (to nazýváme roční dávkou). Počet těchto elektronů pak můžeme změřit a zjistit tak množství radiace, které byl předmět po dobu své existence vystavený – to je celková dávka. Teoreticky pak pomocí těchto hodnot můžeme vypočítat dobu, po kterou byl artefakt radiaci vystavený. K tomu slouží překvapivě jednoduchá rovnice, ve které celkovou dávku vydělíme roční dávkou a voilà, máme stáří.
S čím však porovnáváme roční dávku? Pomáhá nám v tom uran, thorium a radioaktivní izotop draslíku 40, tedy prvky, které mají extrémně dlouhý poločas rozpadu a u kterých jednoduše vypočítáme jejich roční dávku. Jejich poměr v atmosféře je narozdíl od uhlíku-14 konstantní.
Princip
Když je keramika vypálena, tedy vystavena vysoké teplotě, elektrony v materiálu získají dostatečnou energii na to, aby “utekly” ze svých elektronových pastí. Pokud bychom daný předmět znovu vypálili, tak se proces opakuje. Ukažme si metodu na příkladu. Najdeme střepy keramického talíře, který se už po výrobě nedostal k žádnému zdroji žáru. V takovém případě budeme termoluminiscenční metodou schopni zjistit datum jeho výroby. Pokud však najdeme třeba pánvičku, ve které se vařilo na ohni – procházela tedy žárem stále dokola, získáme z ní datum posledního použití (zahřátí) a ne výroby.
Co se děje v laboratoři?
Zkoumaný materiál se očistí a zbrousí tak, aby se analyzovalo jeho jádro bez jakékoliv povrchové kontaminace a poté se vzorek zahřeje na vysokou teplotu. Stane se to, že elektrony opět začnou utíkat ze svých míst, na což musí vydat energii. Část tato energie je však vyzařována jako světelná radiace → luminiscence, která je úměrná množství elektronů v materiálu před jeho zahřátím. Jejím změřením získáme celkovou dávku radiace, kterou můžeme vložit do rovnice zmíněné výše a máme hotovo!
Samozřejmě se nemůžeme spolehnout jen na výsledky z jednoho jediného vzorku. V ideálním případě je při výzkumu dobré využít pro datování vícero metod, avšak ne vždy je pro to prostor. Termoluminiscence ale patří mezi finančně výhodnější metody a navíc je její přesnost +/-10 %, což je velice dobré. Zároveň však musíme myslet na to, že jde o kompletně destruktivní a tedy nenávratný zásah do artefaktu. Je tedy třeba dobře zvážit, jaký předmět jsme ochotni “obětovat” pro toto poznání.
