Metodi di Datazione Assoluta: Uranio-Piombo e Termoluminescenza per la Cronologia Archeologica

Datazione con il metodo dell’uranio-piombo si basa sul decadimento radioattivo dell’uranio a piombo.Si è rivelato utile per il periodo che va da 500.000 a 50.000 anni fa, al di là della portata della datazione con il radiocarbonio. In Europa, dove sono poche le rocce vulcaniche databili con il metodo del potassio-argon, quello dell’uranio-piombo può costituire il metodo principale per chiarire in quale epoca un certo sito sia stato occupato dai primi essere umani. Dato che i primi uomini usavano come rifugi le caverne e le rocce sporgenti, i manufatti e le ossa restano spesso inclusi in uno strato di
carbonato di calcio o in un altro tipo di sedimento interposto tra due strati di deposito calcareo. Anche i denti possono essere datati con questo metodo, perché l’uranio olubile nell’acqua si diffonde nella dentina.Due isotopi radioattivi dell’uranio (238U e 235U) decadono secondo una successione di stati che porta alla formazione di elementi progressivamente meno pesanti. Due di questi elementi, il torio e il protoattinio decadono a loro volta con un tempo di dimezzamento utile per la datazione. Gli isotopi dell’uranio progenitore sono solubili in acqua, mentre i prodotti discendenti non lo sono, per cui nell’acqua che filtra nelle grotte calcaree sono presenti solamente isotopi dell’uranio. Dopo che i soluti presenti nelle acque sono precipitati per formare strati di carbonato di calcio (travertino) sulle pareti e sul fondo delle grotte, l’ «orologio radioattivo» comincia a marciare, poiché ora i prodotti discendenti rimangono intrappolati nel travertino insieme con gli isotopi progenitori. Al momento della sua formazione il travertino contiene solo gli isotopi 238U e 235U solubili nell’acqua: non c’è traccia degli isotopi insolubili 230Th e 231Pa. Poi la quantità di isotopi discendenti aumenta nel tempo al diminuire dell’uranio progenitore; misurando il rapporto tra progenitore e discendente, in genere 230Th/238U, può essere determinata l’età del travertino.Gli isotopi sono misurati secondo le loro emissioni a; ciascun isotopo emette una radiazione a con una frequenza caratteristica. In condizioni favorevoli, il metodo produce delle datazioni con un grado di incertezza (deviazione standard) di ±12.000 anni per un campione di circa 150.000 anni fa e di ±25.000 anni per un campione di circa 400.000 anni fa. Questi numeri possono essere largamente ridotti utilizzando la spettrometria di massa a ionizzazione termica per misurare direttamente le quantità di ciascun isotopo presente. Datazioni con una precisione così alta possono comportare un’incertezza di meno di 1000 anni per un campione di 100.000 anni. La termoluminescenza si “sovrappone” al radiocarbonio per lo stesso arco di tempo in cui questo è utilizzabile, offre la possibilità di ottenere datazioni assolute per epoche più remote, come nel caso della ESR Consente di datare la ceramica e altri materiali inorganici che risalgono a prima di 50.000 anni fa, epoca che costituisce il limite oltre il quale non si può usare il metodo del radiocarbonio.Le date stabilite con la termo sono meno precise di quelle stabilite con il metodo del radiocarbonio raramente possono avere un errore minore del ±10%.È possibile svuotare le trappole di elettroni utilizzando il calore.Quindi la datazione con il metodo della termoluminescenza può essere adottato su minerali le cui trappole di elettroni sono state portate a zero con l’esposizione di alte temperature.Tra questi troviamo le ceramiche che vengono cotte durante la loro fabbricazione altri materiali come la selce Date con il metodo della TL possono essere ottenute anche dai sedimenti e dai depositi in grotta di carbonato di calcio, cui i manufatti si possono trovare associati. Nel caso del carbonato di calcio la TL comincia ad accumularsi nel momento in cui il carbonato in soluzione cristallizza formando il deposito.Questa tecnica consente di distinguere facilmente un oggetto veramente antico da un oggetto prodotto nell’arco degli ultimi cento anni. Poiché le ceramiche vengono prodotte da materiali geologici argille contengono piccole quantità di elementi radioattivi.La dose di radiazione annuale di ceramiche sepolte viene da due sorgenti esternamente dall’ambiente circostante e internamente dal materiale stesso della ceramica. Le particelle alfa e beta hanno una così scarsa capacità di penetrazione che il loro effetto sul pezzo di ceramica può essere eliminato rimuovendo pochi millimetri di materiale dalla superficie esterna. In questo modo la dose annuale può essere calcolata partendo dal numero di radioisotopi presenti all’interno della struttura della ceramica e dal numero di radiazioni g che il pezzo di ceramica può ricevere dall’ambiente esterno. In circostanze ideali la radioattività del suolo si può misurare direttamente nel sito sotterrando una piccola capsula contenente materiale radiosensibile, che deve essere lasciato in situ per circa un anno. Sé non è possibile farlo, si può ottenere una determinazione della radioattività del suolo utilizzando un contatore di radiazioni, o risolvere il problema inviando al laboratorio, insieme all’oggetto da datare, campioni del suolo. Quando non è possibile determinare la radioattività del contesto di seppellimento, la datazione mediante termoluminescenza risulta assai meno precisa. La radiazione totale è determinata in laboratorio riscaldando rapidamente il materiale a temperature di 500° C o superiori. L’energia persa dagli elettroni quando vengono liberati dalle trappole è emessa come una radiazione di luce; per questo motivo viene chiamata (TL) La luminescenza è direttamente proporzionale al numero di
elettroni intrappolati e quindi della dose di radiazione totale. È quindi possibile parlare di un minerale che accumula un segnale TL col passare del tempo, oppure di un orologio TL.