Fosillerin Yaşını Nasıl Belirliyoruz?

Fosil tarihleme yöntemleri gün geçtikçe gelişiyor ve geçmişi çok daha keskin bir netlikte görmemizi sağlıyor.

Paleolitik Çağ’daki insan avcılar, yaklaşık 14.700 yıl önce günümüz Meksika’sında mamut tuzakları kuruyorlardı. Hemen hemen 550 milyon yıl önce bilinmeyen bir deniz canlısı, kum üzerinde, Dünya’nın bilinen en eski ayak izlerini bıraktı. Tibet Platosu’nda keşfedilen kanıt niteliğinde bir çene kemiğine göre gizemli Denisova insanları, 160.000 yıl önce Güneydoğu Asya’ya ulaştılar. Ve 80 milyon yıl önce bir dinozor yumurtası, çatlamayı başaramadı.

Fosillerin yaşını belirlemek, geçmişi bir bağlama yerleştirmemizi ve düzgün bir kronolojik sıraya sokmamızı sağlıyor. Fosillerin yaşı belirlenemeseydi arkeologlar ve paleontologlar kavram karmaşası içinde kaybolurdu. Yine de birçoğumuz bunu hafife alıyoruz ya da tam anlamıyla kavrayamıyoruz. İşte size fosillerin yaşının nasıl belirlendiğini anlamak için bir fırsat!

(İnsanların Nesli Tükenecek mi?)

Modern tarihleme yöntemleri olmasaydı Dünya tarihi hakkındaki pek çok bilgi, bizim için bir muamma olurdu. Tabii ki bilim insanlarının mamut kemikleri, kireçtaşındaki düzensiz ve dalgalı çizgiler ve tuhaf insan çene kemiklerinin çok eski olduğuna dair akıllıca fikirleri olabilirdi fakat bunların yaşını mantıklı bir hassasiyet çerçevesinde bilemezdiler. Ve kesinlik olmadan bilim insanları -uzak geçmişin rekonstrüksiyonunu yapmak için gereken diğer şeyler bir yana- fosilleri evrimsel veya jeolojik bir bağlama yerleştiremez ya da karşılaştırmalı analizler yapamazdılar.

Fosillerin tarihlenmesi epistemolojik perspektif açısından da oldukça önemli. İncil’i yorumlayanlar, Dünya’nın yalnızca 6.000 yaşında olduğunu iddia ediyorlar; fakat modern tarihleme yöntemleri sayesinde bu iddianın kesin surette yanlış olduğu biliniyor. Fosillerin doğru bir şekilde tarihlendirilmesinin, kendimizi ve evrendeki yerimizi anlamamızı sağladığını söylemek hiç de abartı bir ifade olmaz.

Doğru Fosilleri Bulmak

Bilim insanları yüzlerce yıldır fosilleri tarihlendiriyorlar. Bu süreçte kullanılan uygulamalar ve yöntemler de oldukça incelikli hale geldi. Fakat bu durum, sürecin kolay ve basit olduğu ya da bu süreçte hiçbir zorlukla karşılaşılmadığı anlamına gelmiyor. Bu süreçte gelişim için her zaman yer olacak.

Kulağa garip gelebilir ama bir fosili tarihlendirmenin ilk adımı, incelenen nesnenin gerçekten bir fosil olduğundan emin olmaktır. Bilim insanlarına analiz etmeleri için getirilen maddelerden birçoğu, aslında fosil değil, görünüşü fosile benzeyen şeyler oluyor.

Innsbruck Üniversitesi’nden Jeolog ve Optik Tarihleme Uzmanı Michael Meyer, “Bunlar kayalardaki çizikler, bir kaya üzerindeki düzensiz erozyon ya da kayadaki farklı minerallerin oluşturduğu ve bu kayanın aslında bir zamanlar canlı bir varlık olduğunu düşündüren ‘garip’ görünümler olabilir.” diyor. “Pek çok insan fosillerin nasıl oluştuğunu bilmediği ve insan zihni tanıdık şekilleri görme eğiliminde olduğu için genelde herhangi bir nesneye benzetilen bir kayanın aslında o nesnenin fosilleşmiş versiyonu olduğuna dair varsayımlar ortaya çıkabiliyor.”

Bir keresinde Meyer’a “fosilleşmiş” ayaklar ve ördekler verilmiş fakat daha sonra bunların sadece garip bir biçimde şekillenmiş kayalar olduğu ortaya çıkmış. Meyer, aynı fenomenin insanların Mars üzerinde tuhaf şeyler görmesine de sebep olduğunu belirtiyor. Neyin fosil kavramı içine dahil olacağına karar vermek isteyenler için Meyer, iki temel tanım veriyor: Fosil, genellikle taşa dönüşmüş bir organik materyal olan geçmişteki bir yaşama dair her türlü kanıttır; daha basit biçimde fosil, antik yaşama dair herhangi bir kanıttır.

California Teknoloji Enstitüsü’nden Antropolog Bridget Alex, suçlunun bazen de gerçekten tarihlendirmek istediği şeyi bulamayan araştırmacı olduğunu söylüyor. Alex, “Örneğin bir antik şehrin yıkımını tarihlemek isteyen arkeologlar, yanmış bir kömürü ve kömürleşmiş kemik kalıntılarını tarihlendirebilirler, fakat bunlar mutlaka şehrin yıkılmasıyla ilişkili olmak zorunda değildir. Ya da bir Neandertale ait kemikleri tarihlendirmek isteyen bir bilim insanı, yakınlarda bulunan bir hayvanın kalıntılarını tarihlendirebilir ancak bu hayvan, mağarada Neandertalden çok daha sonraki bir tarihte dolaşmış, ölmüş ve bu nedenle Neandertalle ilgisi olmayan bir hayvan olabilir.” diyor. “Asıl zorluk, sorduğunuz soruyu cevaplayan doğru fosili bulmakta gizli.”

Meyer ise “Neyse ki hemen hemen her şey tarihlendirilebilir fakat zaman, para ve bağlam, fosilleri tarihlendirmeye engel olan en büyük üç problem.” diyor. “Çünkü bir fosili tarihlendirmek çok fazla çaba gerektirebiliyor.”

Orijinal bağlamlarında bulunan fosilleri tarihlendirmek -fosilin içinde ve çevresindeki cömert miktarda verinin varlığı göz önüne alındığında- oldukça kolay. Öte yandan bağlamı dışında bulunan -85 yıl boyunca bir kuyuda saklı tutulan 140.000 yıllık kafatası gibi- fosilleri tarihlendirmek ise çok masraflı ve zor olabiliyor. Zaman ve paranın birer problem olmadığı varsayılırsa bilim insanlarının zamanda ne kadar geriye gidebileceği konusunda hemen hemen hiçbir sınır yok: Dünya üzerindeki en eski kayalar 3.77 milyar yıl ila 3.95 milyar yıl önceye, en eski fosiller ise yaklaşık 3.42 milyar yıl önceye tarihlendiriliyor.

Bilim insanları temel olarak iki tür tarihleme yöntemini birleştirerek kullanıyorlar: göreceli ve mutlak. Göreceli tarihleme fosiller en eskiden en yeniye doğru sıralanırken, mutlak tarihleme ise bir nesnenin tarihsel çizgideki gerçek yerini saptarken kullanılıyor.

Ne Kadar Derin, (Muhtemelen) O Kadar Eski

Göreceli tarihleme 18. yüzyıldan beri biliniyor ve bir kürekten daha ileri bir teknolojiyi gerektirmiyor. Alex, tarihlemeye dair en basit yaklaşımların genellikle en doğru sonuçları verdiğini ve en kullanışlı verileri sağladığını söylüyor.

“Göreceli tarihleme söz konusu olduğunda genel görüş şu: Ne kadar derine inerseniz bulduğunuz şeylerin yaşı da o kadar artar.” diye açıklıyor Alex. Meyer ise “Bu durum, ‘süperpozisyon prensibi’ olarak adlandırılıyor. Bu prensibe göre -tıpkı bir çamaşır yığını gibi- daha eski olan materyal, daha yeni olan materyalin altında yer alıyor.” diyor.

“Jeolojinin babası” olarak bilinen Jeolog Charles Lyell, göreceli tarihlemeyi doğru sonuçlar elde edecek şekilde kullanıyordu. Meyer, “Lyell, kayalarda bulunan ve hala yaşayan akrabaları olan hayvanların yüzdesini, tarihleme yöntemi kullanmadan tarihi saptayabilmek amacıyla kullanacağı bir yol haritası çıkarmak için kullandı.” diyor. “Bu sayede geçmişin ilk zaman periyotları ortaya çıktı: ‘En yakın’ anlamında gelen Pleistosen, ‘daha yakın’ anlamına gelen Pliyosen, ‘kısmen yakın’ anlamındaki Miyosen ve ‘daha az yakın’ anlamına gelen Oligosen.”

Alex, göreceli tarihlemenin aynı bağlamda bir arada bulunan nesneler için de kullanılabileceğini söylüyor. Örneğin kesin tarihi bilinen bir madeni para, etrafındaki eserlerin veya fosillerin de tarihlendirilmesi için kullanılabilir. Ya da insan kemiklerinin bir tüylü mamut iskeletinin hemen yanında bulunması, bu iki türün Son Buzul Çağı sırasında eş zamanlı olarak yaşadığını gösterir.

Bozulma ihtimali, Göreceli tarihlemenin önünde büyük bir engel teşkil ediyor. Alex, “Sorumlu bilim insanları, nesnelerin yer değiştirdiğini ve bu yüzden de en eski şeylerin tabanda yer aldığı bozulmamış mükemmel bir tabaka elde etmelerinin mümkün olmadığını varsayacaklardır. Donma, erime, böceklerin hareketleri ve insanların eylemleri, bir alanın bütünlüğünü bozan şeyler arasında yer alır. Bilim insanları bu tür ‘makrobozulma’ işaretleri bakımından tetikte olmak zorundalardır.” diye açıklıyor ve yönünü bu tür bozulma işaretlerini tespsit etmekte uzmanlaşan jeoarkeologlara çeviriyor.

Kimyasal Saatler

Mutlak tarihleme ele alındığında ise bilim insanlarının bir fosilin yaşını bir yıla veya olası yıl aralığına sabitlemeleri mümkün oluyor. Meyer, “Mutlak tarihleme, belirli bir hata payı içinde kesin zamanı saptamak için kimyasal ya da fiziksel prensipleri kullanıyor.” diyor.

Alex ise “Kronometrik tarihleme olarak da bilinen bu yaklaşım, radyoaktif bozunmayı temel alıyor. Radyoaktif bozunma, bir element çok fazla enerjiye sahip olduğunda ve öngörülebilir bir biçimde kendiliğinden başka bir elemente dönüştüğünde gerçekleşiyor.” diye açıklama yapıyor ve ekliyor: “Bu öngörülebilirlik, doğru bir saat işlevi görüyor ve oldukça güvenilir.”

Meyer; kayaların ya da onların içindeki minerallerin izotopik olarak tarihlendirilmesinin, elementlerin bazı kararsız izotoplarının bilinen bozunma oranları baz alınarak yapıldığını çünkü bu oranların jeolojik dönemler boyunca sabit kaldığını söylüyor.

Alex’e göre en iyi bilinen kronometrik yaklaşım, arkeolojide devrim yaratan bir yöntem olan radyokarbon tarihleme yöntemi. Temel anlamda bu yöntem, bir zamanlar yaşamış olan şeylerden artakalan her şeyin tarihlendirilmesini sağlıyor: kemikler, dişler, yapraklar, ağaç kabuğu…

Karbon tarihleme, her hücrede mevcut olan radyoaktif karbon oranı ile normal karbon oranını kıyaslıyor. Radyoaktif karbon kararsız bir yapıya sahip ve zamanla fazla enerjisini kaybediyor; bu durum nitrojene dönüşmesine neden oluyor. Alex, “Bu, öngörülebilir bir oranda gerçekleşiyor. Dolayısıyla bir şeyin ölmesi ile birlikte içerdiği radyokarbon -özel olarak karbon 14 izotopu- bozunmaya başlıyor ve her 5.730 yılda bir yarıya düşüyor. Diğer bir deyişle organik numunede 5.730 yıl sonra sahip olduğu orijinal karbon 14 miktarının yarısı kadarı kalıyor. Dikkat edilmesi gereken nokta şu ki doğru bir şekilde tarihlendirilmeleri için bu fosillerin 60.000 yaşından daha genç olmaları gerekiyor.” diyor.

Meyer ise şöyle devam ediyor: “Bunun nedeni ise şu: Bundan daha eski bir zamandan kalma numunelerde genellikle o kadar az bozunmamış izotopik materyal kalıyor ki neyin gerçek yaşı saptamayı sağlayacak bir sinyal neyin sıradan bir şey olduğunu söylemek zorlaşıyor.”

Alex’e göre bozunma, karbon tarihlemenin önünde bir sorun teşkil ediyor çünkü alakasız organik numuneler bir fosilin içine sızarak onu olduğundan daha yeni gibi gösterebiliyor: “Bu bir laboratuvar çalışması sırasında bile olabiliyor.” Fakat son birkaç yılda gelişen -kolajen temizleme ve ayırma gibi- yöntemler bu durumun ortaya çıkmasını önleyebilir.

Yaklaşık 60.000 yıldan daha eski fosilleri tarihlendirmek isteyen bilim insanları; bu fosillerin yaşlarını, onları buldukları yerin içindeki inorganik tortular ya da mineralleri tarihlendirerek dolaylı yoldan hesaplayabiliyorlar. Örneğin optik olarak uyarılan lüminesans (OSL), toprak içindeki bazı minerallerin güneş ışığına maruz kaldığı son zamanı açığa çıkarıyor; dolayısıyla bir nesnenin ne zaman toprağa gömüldüğüne dair bir zaman çerçevesi sağlıyor. Bu yöntem kullanılırken numuneleri herhangi bir ışıktan uzak tutmak gerekiyor yoksa numuneler bir işe yaramıyor. Yakın zamanda bilim insanları bu yöntemi Stonehenge’in ne zaman tamamen farklı bir taş yapıta dönüştüğünü anlamak için kullandılar. Alex, “Termolüminesans tarihleme, kızdırılan ya da ateşe atılan taş aletler gibi nesnelerin ısıtıldıkları son anı belirlemeyi sağlıyor.” diyor. Aynı şekilde uranyum-toryum tarihleme yöntemi ve elektron döngü rezonansı tarihleme yöntemi de fosilleri kesin olarak tarihlendirmek için izotopların bozunma oranını ölçüyor.

Max Planck İnsan Tarihi Bilimi Enstitüsü’nden Arkeolog Eleanor Scerri, kronometrik tarihlemenin her zaman laboratuvarda gerçekleştirildiğine dair hatalı bir varsayım olduğunu belirtiyor. “Tarihleri tam olarak anlamak isteyen bilim insanları; eninde sonunda söz konusu alanın nasıl oluştuğunu, tortul tabakaların hareket edip etmediğini ve yeniden çökeliyor olup olmadığını ya da aslını koruyup korumadığını tespit etmeye ihtiyaç duyar. Bu sorun, tortul tabakaların bir alan kazılmadan önce geçen binlerce yıl boyunca hareket edebileceği konusu dikkate alındığında göreceli tarihlemedeki bozunma problemlerine benzerlik göstermektedir. Su, fosilleri ve eserleri ilk gömüldükleri yerden çok daha uzaklara taşıyabilir; hayvanlar ya da böcekler, fosillerin ve eserlerin etrafındaki farklı dönemlerden kalma tortul tabakaları bozabilir. Bir laboratuvara kötü numuneler verilirse kronometrik yöntem ne kadar iyi olursa olsun çıkan sonuçlar kötü olacaktır.”

Gerçekten de kronometrik yöntemler güçlü ancak büyük güç, beraberinde büyük bir metodolojik sorumluluk ihtiyacını da getiriyor. Scerri, bilim insanlarının tam olarak neyin tarihlendirildiğini bilmelerinin ve mümkünse birden çok tarihleme yöntemini bir arada kullanmalarının önemli olduğunu düşünüyor.

“Örneğin bir defasında fosil kemiklerle dolu aşırı derin bir mağara çökeltisi keşfetmiştik.” diyor Scerri. “Çökelti boyunca yer alan deniz kabuklarının radyokarbon tarihlemede kullanılması sayesinde o kemiklerin tümünün tek bir tür sel olayında yeniden çökeldiğini biliyoruz. Bununla birlikte kemiklerin deniz kabuklarından çok daha eski olduğundan eminiz.” Şu anda ekip, bu problemi çözmek amacıyla iki farklı tarihleme yöntemi kullanıyor: uranyum-toryum tarihleme yöntemi ve elektron döngü rezonansı tarihleme yöntemi.

Scerri, “Kemiklere ait numune farklı tarihler sağlarsa bu, tamamı farklı zaman dilimlerine ait olan fosil materyalin güçlü bir sel sırasında büyük bir karmaşa içinde bir arada sürüklendiği anlamına gelir.” diyor. “Alternatif olarak da çökelti etrafındaki türler birbiriyle oldukça uyumlu olduğu için kemiklerin benzer yaşlarda olmasını bekleyebiliriz. Yine de kemikler, çökelme olayından çok daha yaşlı olabilir. Bu karmaşık yöntemler bu hipotezleri test etmemizi sağlayacak.”

Birden çok tarihleme yöntemi kullanmak, üzerinde çalışma yapılan fosilin yaşına dair tahmini daha da güçlendirip doğruladığı için oldukça önemli.

Bugüne dek bu yöntemler, sadece Dünya üzerinde bulunan fosilleri tarihlendirmek için kullanıldı. Bununla birlikte bu durum, gelecekteki herhangi bir noktada Mars yüzeyine ait numuneleri geri göndermek gerekirse değişebilir. Dolayısıyla tarihleme yöntemleri, bizlere geçmişimiz hakkında derin bilgiler sağlamanın yanında bir gün Mars üzerinde yaşam olup olmadığını, varsa bunun ne zaman gerçekleştiğini de söyleyebilir.

Gizmodo. 27 Ağustos 2021.