Phần lớn niên đại carbon-14 sai lệch không do máy đo mà do mẫu: than từ gỗ già hơn sự kiện, mảnh vật trôi từ lớp khác xuống, carbon trẻ từ rễ cây hay carbon cổ từ đá vôi lẫn vào. Chọn đúng mẫu sống ngắn, gắn chặt với sự kiện và xử lý sạch quan trọng hơn mọi cải tiến của máy.
Trong nghề có câu nói vui rằng phòng thí nghiệm sẽ đo rất chính xác tuổi của bất cứ thứ gì bạn gửi tới, kể cả khi đó không phải thứ bạn muốn đo. Máy không biết mẩu than kia rơi từ đâu xuống, cũng không biết sợi rễ cây con đã len vào khúc xương từ năm nào. Nó chỉ đếm nguyên tử trong phần carbon được đưa vào. Những việc đó thuộc về người lấy mẫu ở hiện trường và người xử lý mẫu trong phòng thí nghiệm.
Mẫu nào gắn chặt với sự kiện cần định tuổi?
Câu hỏi đầu tiên luôn là: mình muốn biết tuổi của sự kiện gì. Một lần đốt bếp, một lần chôn cất, một lần dựng nhà là những sự kiện khác nhau, và mỗi sự kiện cần loại mẫu khác nhau. Mẫu tốt là mẫu mà khoảng cách giữa lúc sinh vật chết và lúc sự kiện xảy ra gần như bằng không.
Hạt lúa, hạt kê cháy trong lò, vỏ hạt, cành nhỏ, xương của chính người được chôn là những mẫu “sống ngắn”: sinh vật chỉ sống một năm hay vài năm trước khi bị dùng. Ngược lại, than từ thân cây lớn có thể mang tuổi của phần lõi đã ngừng sống trước đó hàng trăm năm. Khi chỉ có than gỗ, người làm nghề ưu tiên than cành nhỏ, hoặc xác định loài cây để biết cây ấy thường sống bao lâu.
Một nguyên tắc nữa là không đặt cược vào một mẫu. Đoàn khai quật cẩn thận thường lấy nhiều mẫu ở nhiều độ sâu trong cùng một mặt cắt, mỗi lớp vài mẫu thuộc các loại vật liệu khác nhau. Khi kết quả về, các niên đại phải tăng dần theo độ sâu; mẫu nào đi ngược trật tự ấy sẽ lộ ra ngay. Một bộ năm, sáu niên đại xếp đúng thứ tự có giá trị hơn nhiều so với một niên đại đơn lẻ được đo rất kỹ, vì nó tự kiểm chính nó.
Những sai lệch hay gặp và hướng lệch của chúng
Mỗi nguồn sai có một hướng lệch riêng. Biết hướng lệch giúp bạn đoán vì sao một niên đại trông bất thường.
| Nguồn sai | Làm tuổi lệch về phía | Mức lệch có thể | Cách phòng |
|---|---|---|---|
| Gỗ già (lõi cây, gỗ dùng lại) | già hơn sự kiện | vài chục tới vài trăm năm | chọn cành nhỏ, hạt, xác định loài cây |
| Mẫu trôi xuống từ lớp trên | trẻ hơn lớp | tuỳ lớp, có khi hàng nghìn năm | lấy mẫu trong cụm khép kín, ghi vị trí ba chiều |
| Mẫu bị xáo lên từ lớp dưới | già hơn lớp | tuỳ lớp | tránh hố đào, hang chuột, rễ cây |
| Rễ cây, nấm, chất mùn thấm vào | trẻ hơn | nhỏ với mẫu trẻ, rất lớn với mẫu cổ | loại bỏ rễ, xử lý hoá học |
| Carbon cổ từ đá vôi, nước ngầm | già hơn | vài trăm năm trở lên | xử lý axit, cẩn trọng với vỏ ốc |
| Keo, sơn bảo quản, nhãn ghi bằng bút | tuỳ chất | có thể rất lớn | không bôi gì lên mẫu định đo |
Với mẫu cổ, nhiễm bẩn trẻ nguy hiểm hơn nhiều. Mẫu thật ba mươi nghìn năm, chỉ cần lẫn một phần trăm carbon hiện đại là tuổi đo được đã trẻ đi vài nghìn năm.
Ở hiện trường: lấy và giữ mẫu thế nào cho đúng?
Việc lấy mẫu định tuổi trong di chỉ do đoàn khai quật có giấy phép thực hiện; phần này giúp bạn hiểu vì sao các bước của họ khắt khe như vậy.
Lấy mẫu
Mẫu được lấy bằng dụng cụ kim loại sạch, không chạm tay trần, đặt ngay vào giấy nhôm hoặc lọ thuỷ tinh. Vị trí mẫu được ghi theo toạ độ, độ sâu và lớp đất, kèm ảnh chụp tại chỗ. Mẫu trong một hố bếp còn nguyên, một bình chôn kín hay một lớp tro dày được đánh giá cao hơn mẩu than lẻ loi trong lớp đất rời.
Bảo quản
Mẫu không được rửa bằng nước máy, không phơi trên giấy báo, không dán băng keo trực tiếp, không bôi keo bảo quản. Túi nhựa chỉ dùng như lớp ngoài, vì một số loại nhựa có thể nhả chất hữu cơ. Mẫu ướt phải làm khô ở nhiệt độ thấp, tránh nấm mốc phát triển.
Ghi chép đi kèm
Phiếu mẫu ghi rõ loại vật liệu, bối cảnh, câu hỏi niên đại cần trả lời. Phòng thí nghiệm dựa vào đó để chọn cách xử lý. Một mẫu gửi đi chỉ kèm dòng chữ “than, hố 2” khiến kết quả rất khó diễn giải sau này.
Trong phòng thí nghiệm, mẫu được làm sạch ra sao?
Than và gỗ: được rửa lần lượt bằng axit, kiềm rồi axit để loại carbonat từ đất và axit humic từ mùn. Nhiều nơi gọi tắt là quy trình axit – kiềm – axit. Với gỗ, có thể tách riêng xenluloza, phần ít trao đổi với môi trường nhất.
Xương: không đo phần khoáng mà tách chất keo collagen. Xương nằm lâu trong khí hậu nóng ẩm thường mất gần hết collagen; khi lượng thu được quá ít hoặc chất lượng kém, phòng thí nghiệm sẽ từ chối đo thay vì đưa ra con số không đáng tin.
Vỏ ốc, vỏ sò: bị kiểm tra xem lớp vỏ đã kết tinh lại hay chưa, vì vỏ biến đổi có thể trao đổi carbon với nước ngầm.
Muội bám trên gốm, cặn thức ăn: đo được bằng máy gia tốc nhờ lượng mẫu rất nhỏ, nhưng phải chắc phần muội không lẫn carbon từ đất.
Khí hậu nóng ẩm khiến mẫu ở Việt Nam khó hơn thế nào?
Đất nhiệt đới chua, ẩm và nhiều vi sinh vật làm chất hữu cơ phân huỷ nhanh. Xương trong các di chỉ ngoài trời ở đồng bằng thường mất collagen, khiến việc định tuổi trực tiếp xương người rất khó. Rễ cây phát triển mạnh, xuyên sâu qua các lớp, mang carbon trẻ xuống tầng cổ. Mùa mưa và lũ có thể xáo trộn lớp mỏng.
Ngược lại, hang động đá vôi giữ mẫu tốt hơn nhưng lại có nguy cơ carbon cổ từ đá, và lớp đất trong hang thường bị xáo bởi động vật đào hang. Vỏ ốc núi, ốc suối rất phổ biến trong các di chỉ hang ở miền Bắc, nhưng chính chúng chịu hiệu ứng nước cứng mạnh nhất. Nhà khảo cổ vì thế thường kết hợp than, vỏ ốc và các phương pháp khác như phát quang, rồi so các kết quả với nhau.
Lỗi hay gặp khi đọc niên đại trong tài liệu phổ thông
- Coi niên đại của một mẩu than lẻ là niên đại của cả nền văn hoá.
- Không hỏi mẫu là gỗ hay hạt, nên không biết có hiệu ứng gỗ già hay không.
- Bỏ qua chú thích rằng mẫu là vỏ ốc nước ngọt, trong khi tuổi có thể già hơn thật hàng trăm năm.
- Thấy hai niên đại cùng lớp lệch nhau xa rồi kết luận phương pháp “không chính xác”, thay vì hỏi mẫu nào bị trôi lớp.
- Tin một kết quả đơn lẻ rất “đẹp” khớp với giả thuyết, bỏ qua những kết quả lệch.
Một niên đại tốt luôn đi cùng câu chuyện về mẫu: lấy ở đâu, là gì, xử lý thế nào. Thiếu câu chuyện ấy, con số chỉ là con số.
Câu hỏi thường gặp
Mẫu sống ngắn là gì?
Là vật liệu từ sinh vật chỉ sống một hay vài năm trước khi bị dùng, như hạt ngũ cốc, vỏ hạt, cành nhỏ, lá. Tuổi của chúng gần như trùng với sự kiện cần định tuổi, nên được ưu tiên.
Hiệu ứng gỗ già làm sai niên đại thế nào?
Than từ phần lõi của cây lớn hay từ gỗ dùng lại mang tuổi của lúc phần gỗ ấy ngừng sống, có thể sớm hơn sự kiện đốt hàng chục đến hàng trăm năm, làm niên đại già hơn thật.
Vì sao xương ở vùng nhiệt đới khó định tuổi carbon-14?
Vì định tuổi xương dựa vào chất keo collagen, mà đất nóng ẩm, chua làm collagen phân huỷ nhanh. Khi còn quá ít collagen, kết quả không đáng tin và phòng thí nghiệm thường từ chối đo.
Có nên rửa mẫu than bằng nước trước khi gửi đi không?
Không nên. Nước máy và giấy báo đều có thể đưa carbon lạ vào mẫu. Việc làm sạch do phòng thí nghiệm thực hiện bằng quy trình hoá học chuẩn.
Nhiễm bẩn ảnh hưởng mẫu cổ hay mẫu trẻ nhiều hơn?
Mẫu cổ chịu ảnh hưởng nặng hơn nhiều. Vì lượng carbon-14 gốc còn rất ít, chỉ một phần nhỏ carbon hiện đại lẫn vào cũng làm tuổi đo được trẻ đi hàng nghìn năm.