Phương pháp xác định niên đại khảo cổ mới

Các nhà khoa học tại Đại học Manchester đã phát triển một phương pháp xác định niên đại của các hiện vật khảo cổ học – sử dụng nước và lửa để mở “đồng hồ bên trong” của chúng.

Một phương pháp đơn giản hứa hẹn sẽ trở thành một kỹ thuật quan trọng trong việc xác định niên đại của vật liệu gốm, giống như phương pháp xác định niên đại radio cácbon đối với vật liệu hữu cơ như gỗ hoặc xương.

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Mancherster và Đại học Edinburg đã phát hiện một kỹ thuật mới mà họ gọi là “phương pháp xác định niên đại rehydroxylation” có thể được sử dụng đối với những đồ gốm nung như gạch, ngói, và đồ gốm thủ công.

Làm việc với Bảo tàng London, nhóm nghiên cứu có thể xác định các mẫu gạch từ thời La Mã, Trung Cổ và hiện đại một cách rất chính xác.

Họ nhận định rằng kỹ thuật này có thể được sử dụng để xác định niên đại của những hiện vật có độ tuổi đến 2000 năm – nhưng tin tưởng rằng phương pháp này có khả năng xác định niên đại của những hiện vật 10 000 năm tuổi.

Phương pháp này dựa trên thực tế rằng những vật liệu gốm được nung sẽ bắt đầu phản ứng hóa học với hơi ẩm trong không khí ngay khi nó được đưa khỏi lò nung. Quá trình này tiếp tục diễn ra khiến trọng lượng của hiện vật tăng dần – vật liệu có tuổi đời càng cao, thì trọng lượng thêm vào càng lớn.

Năm 2003, nhóm nghiên cứu của Manchester và Edinburg đã phát hiện một quy luật mới có thể xác định chính xác tốc độ phản ứng giữa gốm và nước thay đổi theo thời gian

Áp dụng quy luật này là nền tảng cho phương pháp xác định niên đại mới vì lượng nước được kết hợp với đồ gốm cung cấp “đồng hồ bên trong” có thể được sử dụng để xác định tuổi đời của hiện vật.

Kỹ thuật này bao gồm việc xác định khối lượng của mẫu vật gốm rồi làm nóng đến 500 độ C trong lò nung để loại bỏ nước.

Gạch cổ đại. (Ảnh: Đại học Manchester)

Mẫu vật sau đó được kiểm soát trong một thiết bị đo lường đặc biệt chính xác gọi là microbalance, để xác định tốc độ mà vật liệu gốm kết hợp với nước theo thời gian

Sử dụng quy luật thời gian, có thể phân tích thông tin thu thập được để tinh toán thời gian cần để đạt được trọng lượng đã mất khi nung, từ đó có thể xác đinh tuổi của mẫu vật.

Tác giả chính, tiến sĩ Moira Wilson, giảng viên Trường kỹ thuật cơ khí và hàng không (MACE), cho biết: “Những phát hiện này là kết quả của nghiên cứu trong nhiều năm. Chúng tôi rất hào hứng về tiềm năng của kỹ thuật này. Nó có thể trở thành phương pháp xác định niên đại chính của các vật liệu gốm”.

“Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để đưa ra nhiệt độ trung bình của vật liệu, nếu thời gian nung chính xác được biết. Điều này có thể sẽ hữu ích đối với những nghiên cứu về thay đổi khí hậu”

“Ngoài ra, nghiên cứu còn đem lại nhiều ứng dụng khác, ví dụ như dò tìm gốm được rèn”.

Dự án kéo dài 3 năm với số tiền 100 000 bảng Anh do Quỹ Leverhulme Trust tài trợ, với thiết bị microbalance đo khối lượng tới 1/10 của 1 phần triệu gam – do Hội đồng nghiên cứu khoa học vật lý (ESPRC) tài trợ.

Các nhà nghiên cứu hiện lên kế hoạch tìm hiểu liệu kỹ thuật xác định niên đại mới có thể được ứng dụng cho hiện vật bằng đất nung hay đồ sứ.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Tiến sĩ Moira Wilson, Tiến sĩ Margaret Carter, Giáo sư William Hoff, Ceren Ince, Shaun Savage, và Bernard McKay từ Đại học Manchester, giáo sư Chris Hall từ Trường kỹ thuật và Trung tâm khoa học vật liệu và cơ khí thuộc Đại học Edinburgh và Ian Betts thuộc Bảo tàng London.

Tài liệu tham khảo:
Dating fired-clay ceramics using long-term power-law rehydroxylation kinetics. Proceedings of the Royal Society A, May 20, 2009