Nya analyser som använder trädringar kan avgöra den mångåriga debatten om när vulkanen Thera bröt ut genom att lösa skillnader mellan arkeologiska metoder och metoder för att datera utbrottet, enligt ny University of Arizona-ledd forskning.

"Det handlar om att knyta ihop en tidslinje från det gamla Egypten, Grekland, Turkiet och resten av Medelhavet vid denna kritiska punkt i den antika världen - det är vad dejting Thera kan göra, " sa huvudförfattaren Charlotte Pearson, en biträdande professor i dendrokronologi vid UA Laboratory of Tree-Ring Research.

"Vad vi kan säga nu är att radiokolbevisen är förenliga med de arkeologiska bevisen för ett utbrott av Thera på 1500-talet f.Kr. sa Pearson.

Theras explosiva utbrott på Santorini mer än 3, För 400 år sedan begravde den minoiska bosättningen på ön i ett lager av aska och pimpsten som var mer än 130 fot (40 meter) djupt. Effekterna av utbrottet märktes så långt bort som till Egypten och det som nu är Istanbul i Turkiet.

"Vulkanen får ett utbrott och representerar ett kort ögonblick i tiden, " sa hon. "Om du kan dejta exakt när det ögonblicket är, sedan när du hittar bevis för det ögonblicket på någon arkeologisk plats, du har plötsligt en mycket exakt markörtidpunkt - och det är verkligen kraftfullt för att undersöka interaktioner mellan människor och miljö runt den tidsperioden."

Arkeologer har uppskattat att utbrottet inträffade någon gång mellan 1570 och 1500 f.Kr. genom att använda mänskliga artefakter som skrivna dokument från Egypten och keramik som hämtats från utgrävningar. Andra forskare uppskattade datumet för utbrottet till cirka 1600 f.Kr. med hjälp av mätningar av radiokol, kallas ibland kol-14, från trädbitar, spannmål och baljväxter som finns strax under lagret av vulkanisk aska.

Genom att använda radiokolmätningar från årsringarna av träd som levde vid tidpunkten för utbrottet, det UA-ledda laget daterar utbrottet till någonstans mellan 1600 och 1525, en tidsperiod som överlappar med datumintervallet 1570-1500 från de arkeologiska bevisen.

"Det har varit en stor debatt om tidpunkten för Thera-utbrottet och radiokolväten kontra arkeologisk datering, "Sade Pearson. "Våra data indikerar att radiokoldatering kan överlappa med olika rader av arkeologiska bevis för utbrottsdatumet."

Den nuvarande radiokolkalibreringskurvan som utvecklats under de senaste 50 åren med trädringar sträcker sig 14, 000 år in i det förflutna. Vid den tiden, forskarna behövde använda träbitar som kombinerade 10 till 20 år av ett träds årsringar för att ha tillräckligt med trä för att testa för radiokol.

Arbete som utfördes vid UA Accelerator Mass Spectrometry Laboratory bidrog avsevärt till den radiokolkalibreringskurva som för närvarande används över hela världen.

Nu kräver radiokoltestning bara träskivor, så att Pearson och hennes kollegor kunde testa trädens årliga tillväxtringar från 1500 tillbaka till 1700 f.Kr. – innan, under och efter den tid Thera ansågs ha brutit ut. De 285 proverna av årliga trädringar analyserades för radiokol vid UA AMS-labbet.

Medförfattare Gregory Hodgins, chef för UA AMS-labbet, sa, "Charlotte gör om kalibreringskurvan i årsskala. Det som föll ur det var att den gamla kalibreringskurvan inte var exakt korrekt under denna tidsram."

Pappret, "Årliga koldioxidrekord indikerar ett datum för Thera-utbrottet på 1500-talet f.Kr. " av Pearson och hennes kollegor är planerad att publiceras online den 15 augusti Vetenskapens framsteg .

Hennes andra UA-medförfattare är Peter Brewer, Timothy Jull, Todd Lange och Matthew Salzer. Andra medförfattare är David Brown från Queen's University i Belfast, STORBRITANNIEN, och Timothy Heaton från University of Sheffield, STORBRITANNIEN.

Pearson lärde sig om Thera-utbrottet när han studerade arkeologi på college och har varit fascinerad av utbrottet och dess efterdyningar sedan dess.

Att begränsa datumet för vulkanen Theras utbrott från minotiden är så viktigt för Medelhavsarkeologin att det har hållits hela konferenser om när utbrottet inträffade, Hon sa.

Pearson ville veta om nuvarande dendrokronologiska tekniker och radiokoltekniker kunde ge ett mer exakt datum för utbrottet.

"Varje trädring är en tidskapsel av radiokolet vid det år då det växte, så vi kan säga att här är en trädring från 1600 f.Kr. och här är hur mycket radiokol som finns i den, " Hon sa.

Det radioaktiva kolet-14 i en årlig trädring sönderfaller med en jämn hastighet och kan fungera som en klocka som indikerar när trädet växte den ringen.

Pearson och hennes kollegor använde två olika kronologiska trädringar från långlivade träd som levde vid tidpunkten för Thera-utbrottet men som växte 7, 000 mil ifrån varandra. Salzers omfattande arbete med långlivade borstkottallar som bor i Kalifornien och Nevada gav de 200 trädringsprover som representerade varje år från 1700 till 1500 f.Kr. Brown tillhandahöll 85 årliga trädringprover från irländsk ek som sträckte sig över samma år.

Eftersom irländska ekar och tallkottar lägger till en tillväxtring varje år, ringarna som läggs ned år för år representerar en miljöhistoria som går tillbaka tusentals år i tiden.

En massiv vulkan som Thera skjuter ut så mycket material i atmosfären att det kyler jorden. För träd i kallt klimat som irländska ekar och borstkottar, det ovanligt kalla året visar sig som en mycket smalare trädring. Salzers arbete avslöjar minst fyra olika år inom det nya radiokolålderintervallet för Thera där borsttallarna hade exceptionellt smala ringar som kan tyda på ett enormt vulkanutbrott.

"Vad vi gör i den här studien är att använda den årliga naturen hos trädringar för att förbättra den befintliga kalibreringskurvan för radiokol, "Sade Pearson. "Vi ville ta itu med den här tidsperioden i hopp om att vi skulle kunna använda detta för att kasta nytt ljus över Thera-debatten."

Hodgins sa, "Denna forskning handlar om Thera, men på riktigt, konsekvenserna av det är djupgående för alla som använder radiokoldatering över hela världen för denna tidsperiod. Det finns en slags revolution inom radiokolväten för att revidera kalibreringskurvan med dessa mer exakta mätningar."

Other research teams are also finding discrepancies between their radiocarbon measurements using annual tree rings and the current radiocarbon calibration curve, han sa.

Pearson, still fascinated by Thera, hopes future research can nail the eruption down to a particular year.