Onderzoekers hebben aangetoond dat menselijke voetafdrukken in Noord-Amerika 21.000 tot 23.000 jaar oud zijn. Dat betekent dat er duizenden jaren eerder dan gedacht al mensen in Noord-Amerika waren. Eerder kregen deze onderzoekers kritiek op de betrouwbaarheid van hun dateringen, maar nu zetten ze hun bewering kracht bij met twee nieuwe bewijzen.
In 2021 vonden onderzoekers voor het eerst aanwijzingen dat oude voetafdrukken in het nationaal park White Sands in New Mexico, in de Verenigde Staten, tussen de 21.000 en 23.000 jaar oud zijn. Wegens de onderzoeksmethode werden deze resultaten betwist. De onderzoekers komen nu met nieuwe bewijzen die bevestigen dat de voetafdrukken wel degelijk meer dan 20.000 jaar oud zijn.
In het onderzoek uit 2021 gebruikten de onderzoekers de zaden van de waterplant Ruppia cirrhosa om met koolstofdatering te bepalen hoe oud de voetstappen waren. Deze zaden hadden ze gevonden in bodemlagen rondom de fossiele afdrukken. Doordat waterplanten echter ‘oude koolstof’ uit water opnemen, kan het bij gebruik van deze methode lijken alsof de planten ouder zijn dan ze in werkelijkheid zijn.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
In het vervolgonderzoek, recent gepubliceerd in Science, gebruikten de onderzoekers van US Geological Survey daarom stuifmeel van een landplant, de conifeer, voor koolstofdatering. Dit stuifmeel heeft geen last van de problemen die zich voordoen bij het dateren van waterplanten.
Daarnaast dateerden de onderzoekers de voetafdrukken met een andere techniek. Ze bepaalden daarbij de tijdsafhankelijke schade aan de structuur van mineralen die ze bij de voetafdrukken vonden.
Koolstofdatering
Koolstofdatering is een techniek waarbij onderzoekers op basis van de verhouding van een bepaald type koolstof kunnen bepalen hoe oud een fossiel is. In de lucht komen verschillende varianten van koolstof voor, met een verschillend aantal neutronen in de kern: twaalf, dertien of veertien. Koolstof-12 komt het meest voor (ruim 98 procent), koolstof-13 een stuk minder, en koolstof-14 is al helemaal zeldzaam.
Toch is die laatste, koolstof-14, essentieel voor het dateren van fossielen. Een belangrijke eigenschap van koolstof-14 is namelijk dat het radioactief is. Dat betekent dat het niet stabiel is en na verloop van tijd verandert in stabiele stikstof-14. Tegelijkertijd vormt er nieuwe koolstof-14 in de atmosfeer, waardoor de concentratie in de lucht gelijk blijft.
Organismen nemen tijdens hun leven koolstof op uit de lucht, waarvan een klein deel koolstof-14 is. Als een organisme, in dit geval een plant, doodgaat, kan het geen koolstof meer opnemen. Maar de koolstof-14 die al opgenomen is, kan nog wel veranderen in stikstof-14. Onderzoekers kunnen meten hoeveel koolstof-14 er in een fossiel zit, en daarmee bepalen hoe oud het is: hoe minder koolstof-14, hoe meer daarvan al is veranderd in stikstof-14 en dus hoe langer geleden het organisme leefde.
Gedateerd water
In 2021 gebruikten de onderzoekers dus zaden van een waterplant voor de koolstofdatering. Waterplanten halen koolstof uit water in plaats van uit de lucht.
Water bevat relatief weinig koolstof-14, doordat de uitwisseling met verse koolstof uit de lucht langzaam gaat. Hoe snel deze uitwisseling gaat, hangt onder andere af van hoe diep het water is, hoeveel wind er staat en hoe lang het water bedekt is met ijs. Ook toevoer van ‘oud’ grondwater of smeltwater van gletsjers verkleint het aandeel koolstof-14 in water.
Als waterplanten koolstof uit water opnemen – waarvan een relatief groot deel van de koolstof-14 is omgezet in stikstof-14 – dan lijkt het alsof de zaden ouder zijn dan ze in werkelijkheid zijn. Dit heet ook wel het reservoireffect.
Landplant
In het vervolgonderzoek gebruikten de onderzoekers daarom landplanten. Ze isoleerden zo’n 75.000 conifeerstuifmeelkorrels voor elk monster dat ze dateerden.
Deze stuifmeelkorrels haalden ze uit dezelfde grondlagen als de zaden van de waterplant in 2021, zodat ze de metingen direct konden vergelijken. De leeftijd van het stuifmeel kwam steeds overeen met de leeftijd die ze in 2021 bepaald hadden voor het zaadje van de waterplant.
Volgens scheikundige Mathieu Boudin, werkzaam bij het koolstofdateringslaboratorium van KIK-IRPA in Brussel en niet betrokken bij het onderzoek, is het goed dat de onderzoekers nieuwe metingen hebben gedaan met landplanten. Toch zijn er volgens hem nog meer dateringen nodig om met zekerheid te kunnen stellen dat de voetafdrukken zo oud zijn. ‘De kritiek op de datering met waterplanten vanwege het reservoireffect is terecht. De nieuwe dateringen met landplanten zijn een goede stap, maar de onderzoekers zullen nog meer metingen moeten doen. Met de landplanten hebben ze namelijk maar drie dateringen gedaan en de metingen hebben een grote foutmarge. Waarschijnlijk komt dit doordat de onderzoekers weinig materiaal hadden om te onderzoeken.’
Meer bewijs
Een andere dateringstechniek die de onderzoekers gebruikten, neemt een deel van de overgebleven twijfels rond de leeftijd van de voetafdrukken weg. Naast koolstofdatering gebruikte het team namelijk de zogeheten optisch gestimuleerde luminescentiemethode (OSL). Met de OSL-methode konden de onderzoekers bepalen wanneer mineraalkorrels rondom de voetafdrukken voor het laatst zonlicht hadden gezien, en dus hoe lang ze al onder de grond lagen.
Blootstelling aan natuurlijke radioactiviteit leidt namelijk tot schade aan de kristalstructuur van mineralen zoals kwarts. Zolang de mineraalkorrels boven de grond zijn, komt deze stralingsschade vrij door zonlicht. Maar als de korrels onder de grond terechtkomen en geen zonlicht meer zien, hoopt de stralingsschade op.
Uit metingen van deze schade konden de onderzoekers afleiden dat de voetafdrukken minstens 21.000 jaar oud moesten zijn. Volgens scheikundige Dimitri Vandenberghe van Universiteit Gent, eveneens niet betrokken bij het onderzoek, hebben de onderzoekers vooral een sterk verhaal doordat ze verschillende dateringstechnieken en materialen hebben gebruikt die overeenstemmende resultaten opleveren.
10.000 jaar extra geschiedenis
Ook archeoloog Luc Amkreutz van Universiteit Leiden en Rijksmuseum van Oudheden zegt dat de nieuwe dateringen er vrij overtuigend bijna 10.000 jaar geschiedenis bij hebben gebracht. De dateringen duiden erop dat mensen tijdens de piek van de laatste ijstijd in Amerika zijn aangekomen in plaats van erna.
Meer vindplaatsen met overtuigende dateringen zijn nodig om het migratiemoment en de routes te kunnen bepalen. ‘Mogelijk zijn de voetafdrukken in White Sands niet de alleroudste. Of misschien zijn deze voetafdrukken niet van het echte beginmoment, maar van een mislukte poging. Hoe deze migratie precies ging, zegt niet alleen wat over Amerika, maar ook breder over ons als soort, hoe we de wereld hebben bevolkt vanuit Afrika en welke technologieën daarbij een rol hebben gespeeld’, aldus Amkreutz.
