Banebrydende teknologi skal spore ældgamle fodspor

Udarbejder x-aksen

Det er alment accepteret, at Centralasien er en nøglerute for den menneskelige folkevandring til Asien. I bakkerne i Khovaling-regionen findes der da også masser af stenredskaber, som netop viser, at de første mennesker, der udvandrede fra Afrika, gik denne vej.

Der har længe været en interesse i at fastslå, hvornår disse mennesker ankom: For 50 år siden udgravede sovjetiske arkæologer enorme mængder af stenredskaber. Der eksisterede dog ikke den videnskab, der skulle til for at sætte en nøjagtig alder på artefakterne og dermed fastslå, hvornår folk bosatte sig der. ”Arkæologerne måtte nøjes med at tælle jordlag,” forklarer Jan-Pieter Buylaert.

Mens denne metode, som kaldes pedostratigrafi, kan afsløre jordlagenes relative aldre, er det kun absolutte dateringsteknikker, der kan fastslå nøjagtige aldre, siger han: 

”Pedostratigrafi virker i store træk, men du kan lave enorme fejl på op til hundredtusinder af år. Det er her, vi kommer ind som luminescensspecialister for at datere de øverste 250.000 års akkumulerede støvlag.”

Luminescens er en metode, der kan bestemme, hvornår materiale som f.eks. sand sidst blev udsat for sollys (se faktaboks for forklaring). Så ved at indsamle løssprøver i lystætte rør med jævne mellemrum ned langs de anlagte trapper og derefter analysere dem kan DTU’s eksperter hjælpe med præcist at datere de forskellige lag, løssbakkerne er bygget op af.

Arbejdet med at fastslå alderen på lagene der, hvor de forskellige stenredskaber bliver fundet, er afgørende for at kunne fastslå, hvornår redskaberne blev efterladt – formentlig efterhånden som beboerne flyttede videre.

Eksperter fra Aarhus Universitet bruger en metode kaldet kosmogen radionuklid-datering til at sætte en alder på de stenredskaber, som projektpartnere fra Tadsjikistan og Usbekistan udgraver, og de hjælper dermed med at angive, hvornår værktøjerne blev begravet af løss. Ved både at bruge luminescens og kosmogen radionuklid-datering kan forskerne opstille en robust tidslinje for, hvornår de forskellige lag i løssbakkerne blev aflejret.

”Vi kan levere en meget detaljeret kronologi, der kan bruges til at udarbejde x-aksen for det andet arbejde, der foregår i vores projekt. For hvis vi ikke har fastslået alderen på de forskellige lag, så bliver det bare gætværk i forhold til resten af det,” påpeger Jan-Pieter Buylaert.

”Vores kolleger i Uppsala måler f.eks. kulstof- og iltisotoper i jorden, så de kan fastslå, hvordan temperaturen og nedbøren var til forskellige tider – med andre ord, de bestemmer y-aksedata til vores forståelse af klimaet op igennem tiden.”

Han tilføjer, at detaljeret, historisk viden om det globale klima er afgørende for at udvikle de mest nøjagtige modeller til at forudsige vores fremtidige klima. At vide, hvordan klimaet var, kan også hjælpe med til at forstå, hvorfor forskellige grupper af mennesker gennem tiden kan have flyttet til eller forladt et levested.

Verdensførende apparat

Jan-Pieter Buylaert tilbringer normalt sin arbejdsdag på DTU Risø Campus, som er hjemsted for nogle af verdens førende luminescensdateringseksperter. Det er også her, at det verdensførende luminescensapparat Risø TL/OSL-reader første gang så dagens lys i 1982.

Siden da er mere end 550 af disse apparater blevet solgt og installeret i laboratorier i mere end 38 lande rundtom i verden, og nye ordrer tikker løbende ind. Seniorforskeren og hans mentor og THOCA-samarbejdspartner professor Andrew Murray fra Aarhus Universitet anslår, at apparatet har været brugt til at bestemme ca. 90 pct. af de luminescensaldre, som er offentliggjort globalt.

Samarbejde er nøglen

I Tadsjikistan er det, som om holdet aldrig rigtig tager en pause fra arbejdet, når de mødes. Selvom dagene starter tidligt, og de byder på hårdt arbejde i høj varme, bliver morgenmaden hurtigt en blanding af te og fladbrød, tørret frugt og frugtbare diskussioner om metoder og tilgange til arbejdet.

Dagen igennem bryder passionerede debatter ud, når eksperter fra forskellige fagområder samles for at knække de hårdeste nødder: Diskussioner finder sted i marken, når et nyt stenredskab eller et særligt vanskeligt jordlag bliver udgravet, og de fortsætter, når holdet efter en støvet arbejdsdag er blevet vasket og sidder i grønne plastikstole i fællesområdet, hvor væggene er prydet med farverige vævede tæpper og whiteboards, der bevidner beslutningerne fra de videnskabelige snakke.

Deltagerne hjælper også hinanden, hvor det er nødvendigt, hvis de har lidt ekstra tid: De samles om aftenen for at sætte mærkater på nogle af de mange plastikposer, der bruges til at indsamle jordprøver, og i felten hjælper de med at bære hinandens prøver og udstyr op og ned ad de stejle trin til udgravningspladserne.

”Vi er alle ét stort hold, og vi hjælper hinanden, hvor vi kan. Vi er respektfulde og venlige, hvilket jeg synes er så vigtigt, for det er i forvejen hårdt at være forsker,” siger Jan-Pieter Buylaert.

Stærke hypoteser

Der er i THOCA-projektet udgravet mere end 5.000 stenredskaber. De ældste artefakter fundet til dato er ved hjælp af kosmogen radionuklid-datering anslået til at være ca. 500.000 år gamle. Arkæologer har studeret det færdighedsniveau, det har krævet at lave de forskellige stenredskaber – fordi mere avanceret fremstilling af redskaber er knyttet til senere stadier af menneskelig evolution. Indsigten i det påkrævede færdighedsniveau kan således hjælpe med at fastslå, hvilken type mennesker der har lavet dem.

Indtil videre er gruppen ikke stødt på gammelt menneske-DNA i udgravningerne i Khovaling. For at identificere, hvilken art af mennesker der højst sandsynligt har lavet redskaberne, må forskerne derfor sammenligne de teknikker, der er brugt til at fremstille stenredskaber fundet i Tadsjikistan, med teknikker, der er brugt til at fremstille stenredskaber fundet i Mellemøsten.

”Det vil forhåbentlig fortælle os, hvilken slags mennesker der migrerede gennem Centralasien på vej videre østpå til Kina og Sibirien og i sidste ende ind i Amerika,” siger Jan-Pieter Buylaert.

At rykke grænserne

Eksperterne på DTU Risø er ikke ukendte med videnskabelige landvindinger. I 2008 forbedrede en gruppe forskere derfra sammen med Andrew Murray fra Aarhus Universitet de eksisterende luminescensdateringsteknikker, hvilket gjorde det muligt at datere løss, der var hele 250.000 år gammelt, sammenlignet med 50.000 år tidligere.

Jan-Pieter Buylaert håber, at arbejdet i Tadsjikistan vil bane vejen for lignende gennembrud. En postdoc i projektet arbejder f.eks. på at finde nye måder at udvide aldersintervallet for luminescensdatering yderligere.

”Vi forsøger virkelig at skubbe den næste grænse til en halv million år i prøverne fra Tadsjikistan. Det ville virkelig være en bedrift. Ikke kun for THOCA, men også for andre udgravninger rundtom i verden,” tilføjer han entusiastisk.

På Oslo Universitet leder en ph.d.-studerende efter spor af afføring fra mennesker i de forskellige jordlag. Han håber at bruge en særdeles stabil biomarkør (en kolesterolforbindelse) i afføringen til at påvise, hvordan befolkningstætheden har ændret sig gennem tiden. Andre har vist, at denne tilgang kan bruges, når man studerer et tidsspand på nogle få titusinder af år. THOCA håber at kunne udvide tidsspandet til mere end en halv million år.

Jan-Pieter Buylaert ved godt, at holdet måske ikke er i stand til at indfri alle de ambitiøse mål, det har sat sig. ”Sådan er videnskab. Vi skal ikke narre os selv til at tro, at vi vil være i stand til at gøre alt. Men vi vil gøre et forsøg.”