Οι επιστήμονες αναπτύσσουν μια στατιστική διόρθωση για το πρόβλημα χρονολόγησης στην αρχαιολογία

Οι αρχαιολόγοι είχαν πάντα πρόβλημα με τη χρονολόγηση. Η ανάλυση ραδιοανθράκων που χρησιμοποιείται συνήθως για την ανασυγκρότηση των δημογραφικών αλλαγών του ανθρώπου στο παρελθόν βασίζεται σε μια μέθοδο που παραμορφώνεται εύκολα από καμπύλες βαθμονόμησης ραδιοανθράκων και αβεβαιότητα μέτρησης. Και δεν έχει υπάρξει στατιστική διόρθωση που να λειτουργεί – μέχρι τώρα.

Λέει ο Michael Price, αρχαιολόγος στο Santa Fe Inciotis, επικεφαλής συγγραφέας ερευνητικής εργασίας στο Εφημερίδα Αρχαιολογίας Σχετικά με μια νέα μέθοδο που αναπτύχθηκε από τον ίδιο για να συνοψίσει ομάδες ραδιοανθρακας ημερομηνίες. “Είναι πραγματικά συναρπαστικό πώς συνδυάστηκε αυτή η δουλειά. Εντοπίσαμε ένα υποκείμενο πρόβλημα και το διορθώσαμε”.

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι αρχαιολόγοι βασίζονται όλο και περισσότερο σε σύνολα ημερομηνιών ραδιοανθράκων για την ανασυγκρότηση του προηγούμενου μεγέθους του πληθυσμού μέσω μιας προσέγγισης που ονομάζεται «ημερομηνίες ως δεδομένα». Η βασική υπόθεση είναι ότι ο αριθμός των δειγμάτων ραδιοανθράκων από μια δεδομένη περίοδο είναι ανάλογος με το μέγεθος του πληθυσμού της περιοχής εκείνη την εποχή. Οι αρχαιολόγοι χρησιμοποιούν παραδοσιακά “συγκεντρωτικές πιθανότητες πυκνότητας” ή SPD για να συνοψίσουν αυτά τα σύνολα ημερομηνιών ραδιοανθράκων. “Αλλά υπάρχουν πολλά προβλήματα που είναι εγγενή στα SPD”, λέει η Julie Hogarth, αρχαιολόγος στο Πανεπιστήμιο Baylor και συν-συγγραφέας της εργασίας.

Η χρονολόγηση με ραδιοϋδρογονάνθρακες μετρά την αποσύνθεση του άνθρακα-14 σε οργανική ύλη. Αλλά η ποσότητα άνθρακα-14 στην ατμόσφαιρα κυμαίνεται με την πάροδο του χρόνου. Δεν είναι σταθερή βάση. Έτσι, οι ερευνητές δημιούργησαν καμπύλες βαθμονόμησης ραδιοανθράκων που ποσοτικοποιούν τις τιμές άνθρακα-14 με ημερομηνίες. Ωστόσο, μια μεμονωμένη τιμή άνθρακα -14 μπορεί να αντιστοιχεί σε διαφορετικές ημερομηνίες – ένα πρόβλημα γνωστό ως «ισότητα», το οποίο μπορεί φυσικά να προκαταλήψει τις καμπύλες SPD. “Αυτό ήταν ένα μείζον ζήτημα”, λέει ο Hogarth, και εμπόδιο στις δημογραφικές αναλύσεις. “Πώς γνωρίζετε ότι η αλλαγή που αναζητάτε είναι μια πραγματική αλλαγή στο μέγεθος του πληθυσμού και όχι αλλαγή στο σχήμα της καμπύλης τιτλοδότησης;”

Όταν συζήτησα το ζήτημα με την Price πριν από αρκετά χρόνια, της είπε ότι δεν είναι ούτε φαν του SPD. Ρώτησα τι πρέπει να κάνουν οι αρχαιολόγοι. Ουσιαστικά, είπε: «Λοιπόν, δεν υπάρχει εναλλακτική λύση».

Αυτή η συνειδητοποίηση οδήγησε σε μια μακρόχρονη αναζήτηση. Ο Price ανέπτυξε μια προσέγγιση για την εκτίμηση προϊστορικών ομάδων που χρησιμοποιεί τη λογική του Bayes και ένα ευέλικτο πιθανολογικό μοντέλο που επιτρέπει στους ερευνητές να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα της ισότητας. Αυτή η προσέγγιση τους επιτρέπει επίσης να συνδυάσουν πρόσθετες αρχαιολογικές πληροφορίες με αναλύσεις ραδιοανθράκων για να λάβουν μια ακριβέστερη εκτίμηση πληθυσμού. Αυτός και η ομάδα του εφάρμοσαν την προσέγγιση στις ημερομηνίες ραδιοανθράκων που βρέθηκαν στην πόλη Tikal των Μάγια, η οποία έχει εκτεταμένη προηγούμενη αρχαιολογική έρευνα. “Είναι πραγματικά μια καλή δοκιμαστική περίπτωση”, λέει ο Hogarth, ένας μελετητής των Μάγια. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι αρχαιολόγοι συζητούσαν δύο δημογραφικές ανακατασκευές: ο πληθυσμός του Tikal αυξήθηκε στην πρώιμη κλασική περίοδο και στη συνέχεια σταθεροποιήθηκε ή αυξήθηκε στην ύστερη κλασική περίοδο. Όταν η ομάδα εφάρμοσε τον νέο αλγόριθμο Bayes, «έδειξε μια πραγματικά απότομη παλινδρόμηση Πληθυσμός Η αύξηση που σχετίζεται με την όψιμη κλασική έκδοση, λέει, “έτσι ήταν μια πραγματικά ωραία επιβεβαίωση για εμάς.”

Οι συγγραφείς παρήγαγαν ένα πακέτο ανοιχτού κώδικα που υλοποιεί τη νέα προσέγγιση και οι σύνδεσμοι και οι κωδικοί ιστότοπων περιλαμβάνονται στο έγγραφό τους. “Ο λόγος που είμαι ενθουσιασμένος με αυτό είναι επειδή επισημαίνει ένα σημαντικό σφάλμα, το διορθώνει και θέτει τα θεμέλια για μελλοντική δουλειά”, λέει ο Price.

Αυτό το έγγραφο είναι μόνο το πρώτο βήμα. Στη συνέχεια, «συγχωνεύοντας τα δεδομένα», η ομάδα θα προσθέσει αρχαίο DNA και άλλα δεδομένα στις ιστορίες των ραδιοανθράκων για πιο αξιόπιστες δημογραφικές ανακατασκευές. “Αυτό είναι το μακροπρόθεσμο σχέδιο”, λέει ο Price. Και μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση ενός δεύτερου προβλήματος με τις ημερομηνίες ως προσέγγιση δεδομένων: το “πρόβλημα προκατάληψης” εάν και όταν οι ημερομηνίες ραδιοανθράκων τείνουν προς μια ορισμένη χρονική περίοδο, οδηγώντας σε ανακριβείς αναλύσεις.

Αλλά αυτό είναι ένα θέμα για άλλο άρθρο.