Решение проблемы датировки археологии — новый метод, разработанный учеными

«Никто не исследовал проблему систематически и не показал, как можно статистически с ней справиться», — говорит археолог из Института Санта-Фе Майкл Прайс, ведущий автор статьи в Журнал археологической науки о новом методе, который он разработал для суммирования наборов радиоуглеродных дат. «Это действительно захватывающе, как эта работа объединилась. Мы определили фундаментальную проблему и устранили ее».

Лепной фриз из Placeres, Кампече. Ранний классический период (ок. 250 — 600 гг. Н.э.). Джойс Келли (2001), Археологический гид по Центральной и Южной Мексике, стр.105. Предоставлено: Вольфганг Заубер / Wikimedia Commons.

В последние десятилетия археологи все больше полагались на наборы радиоуглеродных дат для реконструкции прошлой численности населения с помощью подхода, называемого «даты как данные». Основное предположение состоит в том, что количество образцов радиоуглерода за определенный период пропорционально численности населения региона в то время. Археологи традиционно использовали «суммарные плотности вероятности» или SPD, чтобы суммировать эти наборы радиоуглеродных дат. «Но есть много неотъемлемых проблем с SPD», — говорит Джули Хоггарт, археолог из Университета Бэйлора и соавтор статьи.

Радиоуглеродное датирование измеряет распад углерода-14 в органическом веществе. Но количество углерода-14 в атмосфере со временем колеблется; это не постоянный базовый уровень. Поэтому исследователи создают калибровочные кривые для радиоуглерода, которые сопоставляют значения углерода-14 с датами. Тем не менее, одно значение углерода-14 может соответствовать разным датам — проблема, известная как «эквифинальность», которая может естественным образом искажать кривые SPD. «Это была серьезная проблема» и препятствие для демографического анализа, — говорит Хоггарт. «Откуда вы знаете, что наблюдаемое вами изменение — это фактическое изменение размера популяции, а не изменение формы калибровочной кривой?»

Когда несколько лет назад она обсуждала проблему с Прайсом, он сказал ей, что тоже не является поклонником СДПГ. Она спросила, что археологи должны делать вместо этого. По сути, он сказал: «Что ж, альтернативы нет».

Осознание этого привело к долгим поискам. Прайс разработал подход к оценке доисторических популяций, который использует байесовские рассуждения и гибкую вероятностную модель, которая позволяет исследователям преодолеть проблему эквифинальности. Такой подход также позволяет им комбинировать дополнительную археологическую информацию с радиоуглеродным анализом, чтобы получить более точную оценку численности населения. Он и его команда применили этот подход к существующим радиоуглеродным датам из города майя Тикаль, где ранее проводились обширные археологические исследования. «Это действительно хороший тест», — говорит Хоггарт, ученый-майя. В течение долгого времени археологи обсуждали две демографические реконструкции: население Тикаля резко выросло в ранний классический период, а затем стабилизировалось, или оно резко выросло в поздний классический период. Когда команда применила новый байесовский алгоритм, «он показал действительно резкое увеличение численности населения, связанное с поздней классикой, — говорит она, — так что это было действительно прекрасным подтверждением для нас».

Авторы создали пакет с открытым исходным кодом, который реализует новый подход, а ссылки на веб-сайты и код включены в их статью. «Причина, по которой я рад этому, — говорит Прайс, — в том, что это указывает на важную ошибку, исправляет ее и закладывает основу для будущей работы».

Эта статья — только первый шаг. Затем, с помощью «слияния данных», команда добавит древнюю ДНК и другие данные к радиоуглеродным датам для еще более надежных демографических реконструкций. «Это долгосрочный план», — говорит Прайс. И это могло бы помочь решить вторую проблему с датами как подходом к данным: «проблема смещения», если и когда радиоуглеродные даты смещены в сторону определенного периода времени, что приводит к неточному анализу.

Но это тема для другой статьи.