Paleoklimaforskere studerer klimaet slik det var før vi fikk måleinstrumenter. De kan for eksempel finne ut hva slags vekstvilkår planter har hatt ved å måle tykkelsen til årringer i gamle trær, de kan beregne CO2-innholdet i luften ved å analysere iskjerner fra Antarktis, eller de kan bruke ørsmå fossiler i sedimentene under havbunnen til å beregne hvor varmt det var da disse organismene levde.
Felles for alle disse metodene er at det ikke er nok å beregne selve klimaet. Hvis man skal kunne bruke resultatene, må man også vite når klimaet var slik og slik. Funnene må tidfestes. Det kan gjøres på flere måter.
En av de vanligste metodene er karbon-14-datering. Mengden karbon-14, eller C-14, i noe som har levd, forteller hvor gammelt det er. Metoden kan brukes på materiale som er fra noen hundre år til rundt 30 000 år gamle. Men forholdet mellom C-14-alder og virkelig alder varierer, særlig i havet.
På land har vi universaltid
C-14 er en radioaktiv karbonisotop. Den har to ekstra nøytroner i atomkjernen sammenlignet med vanlig karbon, C-12. C-14 dannes når nitrogen i luften bombarderes med kosmisk stråling. Det skjer hele tiden. Atmosfæren fornyes kontinuerlig. Når en plante tar opp CO2 fra luften gjennom fotosyntese, får den i seg mest vanlig karbon, men også C-14. Det vil den få så lenge den lever.
Når planten dør, begynner karbonklokken å tikke. Planten slutter å ta opp karbon fra luften. Radioaktivt C-14 brytes ned, og etter omtrent 5700 år, vil bare halvparten være igjen. Hvis man finner en gammel trestubbe i en myr, kan man finne ut hvor gammel den er ved å måle hvor mye C-14 som er igjen i treverket, sammenlignet med vanlig karbon. Slik kan C-14 brukes til å aldersbestemme det meste som noen gang har levd.
Hvor mye C-14 som produseres ved kosmisk stråling i atmosfæren, varierer med solvinden og med jordens magnetfelt. Men store er disse variasjonene ikke, og luften blandes godt rundt jorden. Derfor fungerer C-14-målinger som en universaltid – som en klokke stilt til UTC eller Greenwich. Om du måler C-14 fra et tre i Norge eller Argentina, kan du bruke den samme karbontidsskalaen.
I havet er det ikke like enkelt.
Under vann må karbonklokken stilles til lokaltid
Hvis du finner kalkskall fra dyreplankton på havbunnen eller i sedimentene under havbunnen, kan du i prinsippet gjøre akkurat det samme som med trestubben i myren. Du kan måle hvor mye C-14 som er igjen i fossilen og beregne hvor lenge det er siden det lille dyret døde. Men du risikerer å bli lurt.
Havet følger ikke atmosfærens universaltid. For å kunne følge riktig tid, må man stille karbonklokken til lokaltid, slik vi må stille den vanlige klokken når vi kommer til et land i en annen tidssone. C-14-tidssonene i havet følger imidlertid ikke solens gang, slik vi ellers er vant til. De varierer med bevegelsene i vannmassene.
Hvor mye C-14 vannet inneholder, avhenger av hvor lenge det er siden det sist var i kontakt med luften over havoverflaten. Da vannet begynte å synke, ble karbonklokken trukket opp og startet, omtrent som da treet i myren døde.
Havdyr ljuger på alderen
Et dyr som bygger kalkskall langt nede i havet, vil gjøre det av C-14 som allerede er gammelt.
Øverst i vannskorpen er forholdet mellom C-14 og vanlig karbon ikke så forskjellig fra i atmosfæren. På bunnen av verdenshavene, der det kan ha gått tusen år siden vannet var i overflaten, har karbonklokken tikket like lenge. Finner du fossiler av dyr som har levd i vann som ikke har vært ved overflaten på tusen år, må du trekke tusen år fra C-14-alderen du måler.
For å finne den lokale karbontiden i et havområde, må man vite hvor raskt vannet skiftes ut. I områder der gammelt vann veller opp fra dypet, vil det være mindre C-14 igjen enn i vann som synker fra overflaten.
Alt som har levd i gammelt vann, vil virke eldre enn det er.