Các phương pháp định tuổi giúp tìm ra niên đại của hóa thạch, đồ vật, hòn đá… Từ đó, con người có thể xây dựng dòng thời gian kể lại các sự kiện trên Trái đất.
Cách đây 30.000 năm, ngư dân đảo Okinawa, Nhật Bản đã dùng lưỡi câu. Cách đây 40.000 năm, người Đức đã chơi nhạc cụ dây. Nhiều vỏ ốc được tìm thấy ở độ sâu 28 m dưới lòng đất tại Champagne, Pháp có niên đại 45 triệu năm…
Các phương pháp định tuổi và ngành cổ sinh vật học đã giúp chúng ta biết được niên đại của mẫu vật. Sách Theo dòng lịch sử khoa học nêu một số phương pháp định tuổi mẫu vật như hóa thạch, đồ vật, hòn đá...
Nhà cổ sinh vật học Naturalis Anne Schulp đang dựng lại bộ xương của con khủng long T-Rex. (Ảnh: Bart Maat).
Phương pháp so sánh
Được coi là cách định tuổi đầu tiên, các phương pháp so sánh giúp suy ra niên đại của một đồ vật nhờ vào các vật mẫu tương tự (hình dạng, họa tiết, cách chế tạo) đã được xác định. Tuy vậy, phương pháp này không chắc chắn tuyệt đối (tùy theo phương tiện, vị trí địa lý của người xưa mà kỹ thuật chế tác khác nhau).
Dùng gỗ
Từ đầu những năm 1900, người ta định tuổi gỗ bằng kỹ thuật phân tích vòng tuổi của Andrew Ellicott Douglass. Mỗi mùa xuân, thân cây gỗ dày thêm ít hoặc nhiều tùy khí hậu nơi chúng sống. Khi nhìn mặt cắt chúng ta sẽ thấy những đường vân, và khi tổng hợp các quan sát từ các cây cùng một vùng, ta sẽ vẽ được đồ thị tăng trưởng mẫu. Nhờ đó, con người không chỉ biết chính xác tuổi của đồ gỗ, mà còn nghiên cứu được sự thay đổi khí hậu.
Vách núi ở Công viên tự nhiên Capitol Reef, Utah, Mỹ để lộ các lớp đá ở nhiều thời kỳ xếp chồng lên nhau. (Ảnh: Utah).
Phân tích địa tầng
Phương pháp này nghiên cứu các lớp xếp chồng lên nhau của một vỉa địa chất. Đây là kỹ thuật sử dụng rộng rãi nhất cho đến những năm 1950. Nguyên tắc của phương pháp phân tích địa tầng là: địa tầng cổ nhất nằm sâu nhất, cùng một lớp địa tầng thì có cùng tuổi. Địa tầng nào bị cắt bởi một địa tầng khác, khi có sạt lở hay lũ lụt là địa tầng cổ hơn.
Sử dụng carbon
Phương pháp định tuổi bằng carbon-14 được sử dụng cho các mẫu vật hữu cơ như xương, vỏ ốc, vải… Carbon-14 cũng như các nguyên tố khác, phân hủy và suy giảm theo một đường cong có thể đo được nên chúng ta có thể suy ra niên đại của mẫu vật dưới 50.000 năm tuổi.
Một xương đùi được cho là xuất hiện từ thời Trung cổ, được lấy mẫu để xác định niên đại bằng carbon. (Ảnh: Science Photography).
Đo lường phóng xạ
Phương pháp định tuổi bằng carbon-14 có hạn chế là nguyên tố này chỉ cho phép đo ngược tuổi trong khoảng thời gian ngắn so với tuổi của Trái đất và chỉ đo được tuổi sinh vật.
Để đo các mẫu vật khác, người ta dùng uranium-thorium cho các trầm tích, san hô hay thạch nhũ từ 35.000 đến 10.000 năm trước. Các nhà khoa học cũng dùng argon để đo tuổi những khối đá 100.000 đến 10 triệu năm tuổi. Về lý thuyết, samarium có thể truy ngược lại 106 tỷ năm trước.
Lần cuối mẫu vật tiếp xúc ánh sáng
Một số kỹ thuật lợi dụng phản ứng của mẫu vật khi tiếp xúc hoặc không với sóng điện từ - ánh sáng. Ví dụ kỹ thuật OSL - “Phát sáng kích thích bằng quang học” cho phép xác định thời điểm xương cốt bị chôn lấp.