COMPOSIZIONE DELLE OSSA:Durante la vita l'osso è uno dei tessuti connettivi del corpo ed è costituito da cristalli del minerale idrossiapatite, depositati su una matrice fibrosa della proteina collagene. Il minerale occupa il 71 per cento del volume, il collagene il 19, altre proteine il 2 e l'acqua l'8 per cento. Dopo la morte, le proteine si decompongono lentamente: questa decomposizione graduale rappresenta la base di un metodo di datazione delle ossa: il dosaggio dell'azoto. Il minerale restante è soggetto a sciogliersi in condizioni di terreno acido. Le ossa si sono conservate in siti archeologici molto diversi, e molto diverso è anche il loro stato di conservazione. Negli animali adulti si possono trovare due tipi di ossa: compatto o corticale e poroso, spugnoso o trabecolare. L'osso compatto forma lo strato denso esterno di una particolare struttura dello scheletro. L'osso poroso si trova all'interno, a formare una leggera intelaiatura interna. Le ossa, in quanto elementi dello scheletro, hanno parecchie forme: le ossa lunghe come quelle degli arti; le ossa piatte come la volta cranica; le ossa cubiformi come quelle della caviglia e del polso; le ossa irregolari come le vertebre e le ossa della faccia e della mandibola.L'osso viene utilizzato anche come materia prima per fabbricare manufatti. DATAZIONE DELLE OSSA Le ossa possono essere datate tramite diversi metodi. Il più comune è quello della datazione al radiocarbonio: sia il collagene che i componenti minerali possono essere databili. Recentemente un certo numero di campioni ossei sono stati datati tramite test all'uranio. Datazioni relative possono essere ottenute in base agli scambi chimici, collegati al tempo, che avvengono nelle ossa dopo la sepoltura. In particolare essi comprendono il dosaggio del fluoro e dell'azoto e la racemizzazione degli amminoacidi. LA RACEMIZZAZIONE DEGLI AMMINOACIDIDopo la morte, le ossa insieme al resto del corpo, cominciano a decomporsi. Nelle ossa ciò significa la disgregazione , e il cambiamento della componente proteica, soprattutto il collagene.Come le altre proteine il collagene è costituito da molecole di amminoacidi, e sono proprio queste che si separano e si disgregano tale decomposizione ha suggerito un metodo di datazione, la datazione con l'azoto. Oltre all'effettiva disgregazione gli amminoacidi che rimangono intatti sono soggetti ad altro cambiamento. Durante la vita, tutti gli amminoacidi hanno un particolare orientamento riguardo la loro struttura molecolare (sono isomeri levogiri di tipo L.) . Dopo la morte gli amminoacidi si riallineano secondo un'immagine speculare della loro struttura molecolare (destrogiri , o di tipo D). La reazione, chiamata racemizzazione (o epimerizzazione), avviene lentamente e a un ritmo relativamente uniforme. La misurazione della proporzione della molecola di tipo D rispetto a quella di tipo L dovrebbe quindi fornire un metodo di datazione. Sfortunatamente la racemizzazione dipende anche dalla temperatura, dall'acqua del sottosuolo e dal grado di disgregazione delle molecole di collagene. Ciò rende difficile ottenere date affidabili. DATAZIONE CON L'AZOTODopo la sepoltura, il collagene presente nelle ossa si decompone gradatamente, in maniera lenta e relativamente uniforme. Le ossa appartenenti alla stessa epoca e sottratte in condizioni simili possiedono grosso modo la stessa quantità di collagene non ancora decomposto. Uno degli elementi essenziali del collagene e l'azoto, e quindi calcolandone la quantità contenuta nelle ossa antiche ritrovate si può risalire alla quantità di collagene già decomposto . La datazione relativa delle ossa in un contesto stratigrafico si può quindi determinare tramite il contenuto di azoto. DOSAGGIO DEL FLUOROL'acqua di falda che contiene fluoro si infiltra nei depositi e il fluoro viene assorbito nel reticolo dei cristalli del componente minerale dell'osso sepolto (nello stesso modo in cui il fluoro viene assorbito dagli strati superficiali dei denti tramite ripetuti spazzolamenti con dentifricio al fluoro). Ponendo un ritmo costante nella percolazione dell'acqua del terreno, la concentrazione di fluoro nell' osso dovrebbe essere proporzionale alla sua età. E possibile attribuire date relative a ossa provenienti dallo stesso contesto stratigrafico paragonandone il contenuto di fluoro. Il falso di Piltdown fu smascherato proprio con questo metodo. DENDROCRONOLOGIATecnica di costruzione delle cronologie basata sugli anelli annuali d'accrescimento degli alberi. Può essere usata per la datazione del legno presente negli edifici e in altri siti archeologici. E' stata anche impiegata con successo per calibrazione delle date ottenute con il RadioCarbonio. Le sequenze degli anelli consentono pure di individuare mutamenti ambientali. E' noto che l'età di un albero può essere determinata contando il numero degli anelli d'accrescimento. Tali anelli differiscono in spessore e struttura a seconda dell'anno in cui si sono formati. Un anno positivo per lo sviluppo, ad esempio, è indicato da un anello più largo. Gli alberi di età simile in una data zona hanno sopportato le medesime condizioni climatiche, quindi presentano una sequenza analoga nelle dimensioni degli anelli; è dunque possibile mettere in relazione le sequenze di diversi alberi. Con questa tecnica è altresì possibile correlare le parti coincidenti delle sequenza di anelli di piante di età maggiore, alberi morti e legno provenienti da siti archeologici. In tal modo si può costruire una sequenza coincidente di spessori, che si potrebbe estendere ininterrotta nel tempo a partire dal presente.Può però capitare che manchino reperti lignei che facciano da collegamento tra le parti della sequenza : in tal caso si costruiscono solo "cronologie fluttuanti" che devono essere datate approssimativamente con radiocarbonio; ma se si trova altro legname, si tenta di ricollegarlo alla sequenza che parte dal presente, ottenendo così una cronologia assoluta. Una volta ricostruita una cronologia di base, si può datare altro legname proveniente da insediamenti facendolo collimare con la sequenza.Estensione cronologica . Il longevo pino della California (Pinus aristata) ha fornito una sequenza che torna indietro fino a circa 9000 anni fa. In Irlanda, il legno di quercia conservato nelle torbiere ha fornito una cronologia oscillante di 2850-5950 anni fa circa. Cronologie analoghe sono state ricavate in tutta Europa.La correlazione tra le sequenze non è mai perfetta e va realizzata statisticamente. Inoltre gli anelli possono essere omessi in certi anni (in un albero mancano tra il 3,4 e lo 0,86 per cento di anelli), mentre altre annate possono formare anelli multipli molto più raramente. Malgrado ciò, il metodo è decisamente più preciso di altri sistemi di datazione oggi utilizzati.L'uso della dendrocronologia come metodo di datazione richiede di costruire una sequenza per la zona in esame. Tale cronologia verrà poi applicata a una sola specie di una particolare area. La grandezza dell'area varia, ma le sequenze del pino della California si possono mettere in correlazione con alberi fino a 1600 km di distanza. CALIBRATURA DELLE DATE OTTENUTE CON IL RADIOCARBONIO.Una volta stabilita la crono logia assoluta del pino della California sono stati presi a campione piccoli blocchi di legno (circa 10 anelli), a intervalli regolari lungo la sequenza, e poi datati con il radiocarbonio. La differenza tra i due gruppi di date è servita a stilare le tabelle di calibratura.Dendrocronologia e clima. Poiché lo spessore degli anelli d'accrescimento è legato alla situazione ambientale, è possibile basarsi sulla sequenza delle variazioni per ricostruire la storia dell'ambiente, soprattutto climatica, di una zona. IDRATAZIONE DELL'OSSIDIANAE' un metodo per datare i manufatti di ossidiana.Gli strati superficiali di manufatti di ossidiana subiscono una graduale modificazione chimica a seguito dell'assorbimento interno dell'acqua. Questa "idratazione" ha inizio appena il manufatto è prodotto e le sue superfici vengono esposte all'aria. Se il grado d'idratazione è noto, lo spessore dello strato idratato può essere usato per datare l'oggetto. Il grado d'idratazione, peraltro, viene anche controllato mediante la temperatura e la composizione chimica dell'ossidiana. Le informazioni sul grado d'idratazione devono essere raccolte per ciascuna regione e possono essere calibrate mediante la datazione con le tracce di fissione.In Giappone sono state ottenute date risalenti fino al 25.000 A.C circa. Il campo di estensione e l'applicabilità dipendono dalla misura in cui è stato possibile indagare sul grado d'idratazione della zona. La tecnica è perciò limitata al le sole regioni del mondo ricche di ossidiana. PALEMAGNETISMOLa conservazione dell'orientamento e dell'intensità antichi del campo magnetico terrestre, mediante magnetizzazione degli ossidi di ferro in rocce, sedimenti e materiale archeologico è detto ARCHEOMAGNETISMO. L'importanza del paleomagnetismo in archeologia sta nel suo uso come metodo di datazione. IL CAMPO MAGNETICO TERRESTREIl polo nord magnetico non è un punto fisso e non coincide con il polo nord geografico, ma oscilla attorno al circolo polare artico, e la sua posizione media giornaliera si sposta attualmente di circa 25 km all'anno. Questa differenza fra i poli spiega perché l'ago di una bussola non segna il vero nord (cioè il polo nord geografico). Per qualsiasi punto sulla superficie terrestre, l'angolo tra il nord magnetico (la direzione verso cui punta l'ago della bussola, il polo nord magnetico) e il nord geografico si chiama declinazione. Con lo spostarsi del polo nord magnetico attorno al circolo polare artico cambia anche la declinazione. L'ago della bussola funziona allineandosi alle linee di forza del campo magnetico terrestre, cosicché oltre a registrare la direzione di tali linee di forza in un piano orizzontale, ne segue anche l'inclinazione. Questa inclinazione è minima vicino all'equatore, ma più ci si avvicina ai poli magnetici più aumenta finché, al polo nord (o sud) magnetico, è verticale. Ecco perché le bussole magnetiche sono di difficile uso vicino ai poli, e perché gli aghi delle bussole hanno bisogno di essere regolati diversamente per l'uso a varie latitudini. Oltre ai cambiamenti di declinazione, gli spostamenti del polo magnetico hanno prodotto variazioni d'inclinazione. Le distanze tra un punto qualsiasi di osservazione e il polo magnetico variano nel tempo, e questo provoca lievi variazioni nell'angolo di inclinazione delle linee di forza che passano da quel punto.La cosiddetta "variazione secolare" nell'orientamento del campo magnetico terrestre avviene in questo modo in periodi di alcune centinaia di anni. Ma su una scala cronologica di centinaia di migliaia di anni si sono verificati anche cambia menti maggiori. Periodicamente, il campo magnetico cambia completamente la sua polarità: il nord diventa sud e il sud, nord. Sembra che le "inversioni" avvengano molto rapidamente, e periodi di polarità relativamente stabile - che possono durare anche diverse centinaia di migliaia di anni - si registrano tra una inversione e l'altra. I periodi più lunghi di polarità stabile si chiamano epoche magnetiche; quelli più brevi, eventi magnetici.Oltre a variare nell'orientamento, il campo magnetico terrestre varia di forza o intensità. L'intensità cambia notevolmente durante il giorno, ma in qualsiasi luogo preso in esame vi è un cambiamento graduale nella intensità media del campo magnetico su una misura di tempo di centinaia di anni (chiamata variazione secolare).L'antica direzione e intensità del campo magnetico terrestre può conservarsi in tre modi:(a) Magnetismo termorimanente. Allineamento di campi magnetici nei minerali di ferro tramite riscaldamento oltre il punto di Curie (650°C per l'ematite) e successivo raffreddamento. In uno strato di lava o sul fondo di una fornace, per esempio, questo conserva l'intensità del campo terrestre alla data in cui si raffreddò per l'ultima volta. La ceramica o i mattoni cotti in forni sono pure magnetizzati, ma siccome vengono rimossi dopo la cottura, è impossibile paragonare la direzione di magnetizzazione con quella di oggi. Si può tuttavia paragonare l'intensità.(b) Magnetismo residuo di detriti È l'allineamento di particelle di argilla che affondano lentamente in laghi calmi o in acque profonde dell'oceano. Un blocco di sedimento viene magnetizzato nella direzione del campo terrestre all'epoca in cui si depositò.(c) Mattoni essiccati al sole. L'immissione di argilla in stampi magnetizza i mattoni nella direzione e intensità correnti del campo terrestre.Usando rocce ignee, datate indipendentemente l'una dall'altra con il metodo POTASSIO-ARGON, e forni, focolari, vasi ecc. datati archeologicamente, è stato possibile ricostruire in parte la storia del campo magnetico terrestre. Di conseguenza si è potuto misurare direzione e intensità di serie stratigrafiche di rocce ignee, sedimenti, forni, focolari, mattoni, piastrelle e vasi, e datarli facendo un raffronto con serie già accertate.La datazione archeologica con questi mezzi (archeomagnetismo) si limita al periodo dell'esistenza dell'uomo, che comprende la produzione di ceramiche, forni, focolari ecc. Inoltre, può applicarsi soltanto in quelle zone dove sono stati eseguiti tanti lavori da creare serie stratigrafiche adeguate. In Gran Bretagna, per esempio, una sequenza di direzione è disponibile per il periodo romano e dall'epoca medievale In sequenze magnetiche precedenti questo genere si applica solo a una regione, che può e stendersi per 800-1600 km. LA DATAZIONE DI PERIODI PIU' ANTICHIIl paleomagnetismo, propriamente detto, viene ottenuta studiando le inversioni, la più recente delle quali risale a circa 700.000 anni fa. Come metodo di datazione archeologica in Europa, le inversioni sono quindi di uso limitato, ma per esaminare depositi del quaternario e per i siti di ominidi in Africa questo metodo si è dimostrato preziosissimo.È difficile da quantificare per l'archeomagnetismo il grado di accuratezza che dipende dal modo in cui il campo è cambiato in una data regione, dalla precisione con cui la sequenza è stata datata e dall'origine dei campioni presi per stabilire direzione o intensità. Direzioni e intensità particolari vengono spesso ripetute in ciascuna serie, per cui potrebbe esservi una quantità di possibili date archeomagnetiche per uno stesso campione.Le misurazioni archeomagnetiche di direzione si limitano a strutture fisse come forni e focolari. Per neutralizzare gli effetti del cedimento si prendono molti campioni. Le misurazioni dell'intensità possono essere effettuate su qualsiasi materiale cotto contenente ferro in ceramiche e mattoni, oltre a forni ecc. La datazione paleomagnetica è stata applicata con successo a depositi lacustri, campioni ottenuti con carotaggi sottomarini e rocce vulcaniche. CAROTAGGI SOTTOMARINIGrazie alla messa a punto dei carotatori a stantuffo nel 1947, è divenuto possibile estrarre lunghe carote di sedimento dal fondo oceanico. Esiste una notevole varietà di tali sedimenti, ma i più studiati sono i fanghi che si formano per l'accumulo di scheletri di foramiferi e radiolari, oltre a una quantità variabile di materia inorganica. Questi sedimenti crescono molto lentamente, da 10 a 50 mm ogni 1000 anni, ma la loro sequenza è ininterrotta. Alcune carote hanno fornito una documentazione continua per l'intero Quaternario. Il maggiore problema con queste stratigrafie è rappresentato da disturbi causati dagli animali che vivono sul fondo marino.La datazione della serie stratigrafia è affidata al Radiocarbonio, che copre gli ultimi 70.000 anni (grosso modo i 400 mm superiori della maggior parte delle carote) e al Paleomagmetismo, che fornisce dei punti cronologici fissi tra i quali si devono inserire ulteriore date. Esistono ancora problemi nella datazione particolareggiata delle carote. Si impiegano due principali criteri di analisi:a) Variazione della fauna: si possono identificare i foraminiferi dai loro scheletri. Nelle varie serie stratigrafie mostrate dalle carote si registrano delle variazioni nelle proporzioni relative delle singole specie. Tali variazioni vengono confrontate matematicamente con l'ecologia conosciuta dei foraminiferi attuali, e questo consente di risalire alle variazioni relative in fattori quali la temperatura superficiale e la salinità nei periodi rappresentanti nelle carote.b) Rapporto degli isotopi dell'ossigeno: l'acqua del mare contiene numerosi isotopi dell'ossigeno; i più comuni sono 18 O e 16 O. durante i periodi di formazione dei ghiacciai tabulari, l'acqua ricca di 16 O tende a legarsi formando i ghiacciai stessi. Di conseguenza, l'acqua del mare diventa relativamente ricca di 18 O . Il rapporto tra i due isotopi 18 O / 16 O indica pertanto l'estensione complessiva dei ghiacciai . Entrambi gli isotopi vengono incorporati negli scheletri dei foraminiferi che si depositano nei fanghi del fondale, appaiono nelle carote e possono essere analizzati per conteggiarne il contenuto di 18 O e 16 O . Anche la temperatura può influire sul livello di assorbimento di entrambi gli isotopi da parte del foraminiferi. E' possibile risolvere questo problema analizzando solo specie che vivono in acque profonde, dove la variazione termica è minima. Questa tecnica è stata abbinata con successo al paleomagnetismo da Shackleton e Opdyke, sulla carota numero V28-238 proveniente dal Pacifico meridionale. Alle fluttuazioni nel rapporto degli isotopi lungo le carote vengono attribuite stadi numerati. Negli ultimi 700.000 anni sono stati individuati almeno otto importanti episodi glaciali. Ciò non si accorda facilmente con le stratigrafie terrestri dei depositi quaternari. DATAZIONE DI OGGETTILa determinazione dell'età di oggetti, depositi ed edifici è fondamentale in archeologia. Per i periodi più recenti è possibile stabilirla con metodi storici (per esempio le date impresse sulle monete), ma in mancanza di tali reperti è necessario ricorrere ad altri sistemi. I più tradizionali sono le datazioni incrociata e la seriazione o la datazione sequenza. Dal 1948 si è cominciato a impiegare metodi assoluti, come la datazione radiometrica, termoluminiscenza, l'archeomagnetismo, la dentrocronologia, il dosaggio del fluoro e dell'azoto, l'idratazione dell'ossidiana e la datazione in base alla racemizzazione degli Amminoacidi. Questi metodi hanno differenti applicazioni, precisione, portata e costi. DATAZIONE MEDIA DELLA CERAMICAMetodo elaborato da Stanley South per ottenere la datazione media dell'occupazione dei siti coloniali americani, applicabile in particolare ai siti del XVIII secolo, nei quali è possibile rinvenire tipi diversi di ceramica. La data media della ceramica si ottiene moltiplicando la somma delle date mediante la produzione di ogni tipo di ceramica ; il risultato viene poi diviso per la frequenza totale di tutti i tipi di ceramica. La data mediana di ogni tipo è a sua volta stabilita basandosi sui ritrovamenti documentati. Questo metodo è stato applicato con successo nei siti della Carolina del Nord e di altri Stati, nonostante alcune notevoli imperfezioni (ad esempio l'ipotesi che la data mediana coincida con il periodo di massima frequenza della ceramica e la datazione di frammenti piuttosto che di pezzi interi). DATAZIONE RADIOMETRICAE' una datazione con procedimento di misura che riguarda il decadimento degli isotopi radioattivi. La datazione al radiocarbonio, potassio-argon e uranio usa la nota velocità di decadimento, espressa dai loro periodi di dimezzamento, come un orologio sul quale misurare il tempo. La datazione con tracce di fissione usa analogamente la fissione nucleare spontanea che avviene pure a velocità nota. DATRAZIONE AL POTASSIO-ARGON E' un metodo di datazione radiometrico sviluppato negli anni 60. I principi di datazione al 40K/40Ar. sono basati su due principali isotopi del potassio, 39 K e 40K, che esistono in proporzione costante nei minerali, Il 40K è radioattivo e decade o al gas argon (40Ar) o al calcio (40 Ca), entrambi stabili. Quando una roccia ignea si solidifica la prima volta, la maggior parte dell'argon in essa contenuto viene espulsa dal calore. In seguito il decadimento del 40 K produce 40 Ar, che rimane nel minerale dove cresce lentamente. Si conosce il grado (periodo di dimezzamento) in cui il 40K decade e anche l'età della roccia può essere calcolata analizzando il rapporto di 40K rispetto a 40 Ar.Una fonte di errore in date al 40K/40Ar è la possibile diffusione di 40 Ar nella roccia o la sua dispersione dalla roccia, o la conservazione di piccole quantità del gas nonostante il calore originario. Nel primo caso si avrebbe una datazione troppo recente, nel secondo troppo vecchia. DATAZIONE AL 40Ar/39Ar.E' un perfezionamento del metodo di analisi. Esso comporta una serie di fasi di calore e misurazione che fanno ridurre di molto i problemi della diffusione di 40Ar e del suo residuo. In tal modo permette la datazione di rocce più giovani, cosa che altrimenti non sarebbe affatto possibile.L'estensione. I il 40 K ha un lungo periodo di dimezzamento ( 1000 milioni di anni circa. ) quindi il potassio-argon è largamente applicabile a rocce molto più vecchie della scala archeologica del tempo. Può essere usato per rocce fino a 250.000 anni fa, ma diventa inesatto per materiale più giovane.Il probabile errore della determinazione sta generalmente tra ± 10 per cento e ± 50 per cento della data.Il potassio-argon può essere utilizzato solo su rocce vulcaniche e solo su certi minerali.Ha prodotto tuttavia utili datazioni per fossili di ominidi a Olduvai e a Koobi Fora. Le inversioni del campo paleomagnetico sono tutte datate da questo metodo. Inoltre in terrazze della Valle del Reno sono stati trovati ciottoli con caratteristiche particolari e lave datate al K-AR provenienti dal vulcano Eiffel del Quaternario. Questo a permesso di fare una stima dell'età delle terrazze. TEST DELL'URANIO: CON METODI DI DECADIMENTO DELL'URANIOTrattasi gruppo di metodi di datazione collegati fra loro e basati sulla catena di decadimento degli isotopi dell'uranio 238 U e 235 U.Ognuno degli isotopi si disintegra attraverso una catena di isotopi figli, radioattivi, finché non si raggiunge un isotopo stabile di piombo. Sono tre gli isotopi "figli" che vengono creati e si disintegrano con un periodo radioattivo utile 'per la datazione: lo ionio ( 230 Th), il proattinio (231Pa) e il radio (226 Ra). Esistono molti metodi di datazione con decadimento dell'uranio, molti dei quali si applicano ai depositi sul fondo degli oceani, ma non sono utilizzabili per l'archeologia. Uno di essi tuttavia è stato recente mente applicato in uno studio pionieristico su ossa provenienti da siti importanti quali CLACTON: il metodo della deficienza ionica (230 Th/234 U). Gli animali, crescendo, assorbono una piccola quantità di 234 U e la incorporano nello scheletro (lo ionio non viene assorbito in questo modo). L'uranio inizia a decadere lentamente, producendo ionio ( L'animale muore, lo scheletro si conserva e l'uranio continua a decadere. Anche lo ionio decade, ma nel materiale c'è un aumento netto e graduale di questo elemento. La concentrazione di ionio aumenta costantemente con l'età finché, a circa 500.000 anni, si raggiunge un equilibrio fra la produzione e il decadimento. Fino a questo momento, il rapporto 230 Th/ 234 U è una funzione dell'età e può essere usato come .metodo di datazione.Il limite pratico del metodo della deficienza ionica è 300.000 anni: si possono ottenere solo date inferiori a questa.Tale portata rende il metodo utile soprattutto nella geocronologia e nell'archeologia del paleolitico.Per ora, le date ottenute con il metodo della deficienza ionica presentano probabili grossi errori. Le date ottenute su ossa in uno studio sperimentale britannico, oggi disponibili, sono 245.000+35.000 o -25.000 anni fa, 125.000±20.000 anni fa, e 174.000±20.000 anni fa. Errori di questa grandezza non sono rilevanti in epoche così vaste in cui è utile anche solo un'idea vaga della data.La deficienza ionica è stata applicata con successo ai coralli. Sembra che i primi esperimenti sulle ossa producano risultati buoni, ma i tentativi di datare le conchiglie dei molluschi non sono affidabili.Dopo la morte e la conservazione in un deposito, il sistema deve rimanere "chiuso", cioè l'uranio non deve fuoriuscire dal materiale che deve essere datato. Per un "sistema aperto" si possono applicare correttivi che tengano conto della migrazione dell'uranio, ma questo causa ancora delle difficoltà.