Charlotte Pearsons ogen speurden een palmgrote brok oude boom af. Ze vestigden zich op een ring die er "ongewoon licht uitzag, " en ze maakte een aantekening zonder er verder over na te denken. Drie jaar later, en gewapend met nieuwe methodologie en technologie, ze ontdekte dat de lichtring het jaar zou kunnen markeren waarin de Thera-vulkaan op het Griekse eiland Santorini uitbarstte boven de oude Minoïsche beschaving. De datum van de uitbarsting, die een van de grootste is die de mensheid ooit heeft meegemaakt, wordt al decennia gediscussieerd.

Peerson, een universitair docent dendrochronologie en antropologie aan de Universiteit van Arizona, is hoofdauteur van een paper, gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , waarin zij en haar collega's een nieuwe hybride benadering hebben gebruikt om kalenderdata toe te wijzen aan een reeks jaarringen, die de periode overspant waarin Thera uitbarstte, binnen een jaar na een kalenderdatum. Hierdoor kunnen ze nieuw bewijs presenteren dat een uitbarstingsdatum rond 1560 voor Christus zou kunnen ondersteunen.

De hiaten opvullen

"In elke boomring, je hebt deze tijdcapsule die je kunt uitpakken, ' zei Pearson.

Bomen groeien in overeenstemming met de omstandigheden van hun lokale omgeving. Elk jaar, bomen produceren een nieuwe laag concentrische groei, een boomring genoemd, die informatie over regenval kan vastleggen, temperatuur, bosbranden, bodemgesteldheid en meer. Bomen kunnen zelfs zonneactiviteit registreren terwijl deze toeneemt en afneemt.

Wanneer een reeks ringen van bomen van verschillende leeftijden elkaar overlappen en bij elkaar optellen, ze kunnen honderden of duizenden jaren duren, het verschaffen van inzicht over vroegere klimaatomstandigheden en context voor gelijktijdige beschavingen.

"De langste chronologie ter wereld gaat terug tot 12, 000 jaar. Maar in de Middellandse Zee het probleem is dat we geen volledige, continu record dat teruggaat tot de tijd van Thera, " zei Pearson. "We hebben de laatste 2 opgenomen, 000 jaar heel goed, maar dan is er een gat. We hebben jaarringen uit vroegere perioden, maar we weten niet precies met welke datums de ringen corresponderen. Dit is wat een 'zwevende chronologie' wordt genoemd."

Door deze leemte op te vullen, kan de datum van de uitbarsting van Thera worden bepaald en een klimatologische achtergrond worden geschilderd voor de verschillende beschavingen die opkwamen en vielen tijdens de brons- en ijzertijd, die samen tussen 5, 000 en 2, 500 jaar geleden.

"Totdat je een exact jaartal op evenementen kunt zetten op een schaal die voor mensen logisch is - een jaar - is het niet zo krachtig, " zei Pearson. "Deze studie gaat echt over het nemen van (mijn co-auteur en professor in boomringlabonderzoek) Peter Kuniholm's chronologie die hij heeft samengesteld gedurende 45 jaar werk en het dateren ervan op een manier die voorheen niet mogelijk was. Het belangrijkste is, het staat op tijd vast, net alsof we het gat in onze boomring hadden opgevuld."

Een hybride benadering

Sinds de oprichting van het UArizona Laboratory of Tree-Ring Research in 1937, een assortiment van boomringmonsters van over de hele wereld verzameld in minder dan ideale omstandigheden onder het Arizona Stadium. Maar sinds de voltooiing van het verbeterde Bryant Bannister Tree Ring-gebouw van de universiteit in 2013, het curator team, onder leiding van Peter Brouwer, is verhuisd, het organiseren en bewaren van monsters voor toekomstig onderzoek.

"Dit is de collectie die het veld van boomringonderzoek heeft opgericht, en het is verreweg de grootste ter wereld, "Zei Brewer. "Onderzoekers komen van overal om onze collectie te gebruiken."

"Het zit gewoon vol met de overblijfselen van oude bossen en archeologische vindplaatsen, die niet meer bestaan, en het bevat houtmonsters die fundamenteel waren in de groei van de discipline dendrochronologie, ' zei Pearson.

De collectie omvat hout uit de Midas Mound Tumulus in Gordion in Turkije - een gigantisch graf van een man die waarschijnlijk de vader of grootvader van Midas was. Van hout als deze, Kuniholm bouwt al bijna een halve eeuw aan een boomringchronologie uit de Middellandse Zee. Samen, Kuniholm's record uit de B.C. periode overspant meer dan 2, 000 jaar, inclusief bomen die tegen de wind in groeien van de Thera-uitbarsting, waardoor het de sleutel is tot het onderzoek van het team.

Ondanks de lengte van deze chronologie, het bleef ongedateerd. Om het vast te leggen, het team besloot iets nieuws te proberen.

Wanneer kosmische straling vanuit de ruimte de atmosfeer van de aarde binnendringt, neutronen botsen met stikstofatomen om een ​​radioactieve versie van koolstof te creëren, genaamd koolstof-14, die zich over de planeet verspreidt. Al het andere leven op aarde, inclusief boomringen, pak de koolstof-14 op, en omdat boomringen een meting van koolstof-14 vastleggen voor elk jaar dat ze groeien, ze bevatten patronen die laten zien hoe het in de loop van de tijd is veranderd. Deze patronen van koolstof-14 in boomringen over de hele wereld moeten overeenkomen.

Pearson en haar team gebruikten de patronen van koolstof-14 gevangen in de Gordion-boomringen om de zwevende chronologie te verankeren aan vergelijkbare patronen uit andere kalendergedateerde jaarringen.

"Het is een nieuwe manier om drijvende jaarringchronologieën te verankeren die gebruik maakt van de jaarlijkse precisie van boomringen, ' zei Pearson.

Om hun bevindingen te valideren, het team wendde zich tot de kalender-gedateerde ringen van hooggelegen borsteldennen uit het westen van Noord-Amerika die in dezelfde tijd leefden als de Gordion.

"Als er grote vulkaanuitbarstingen zijn, het veroorzaakt vaak littekens op de borstelkegel door bevriezing tijdens het groeiseizoen, het creëren van een vorstring, " zei tweede auteur Matthew Salzer, onderzoeker bij het boomringlaboratorium. "Vervolgens vergeleken we de data van de vorstringen met wat er aan de hand was in de mediterrane bomen, die op vulkanen reageren door bredere ringen te laten groeien. En het werkte. Het toonde aan dat de brede ringen in de mediterrane chronologie in dezelfde jaren voorkwamen als de ijsringen in de borstelkegel. We beschouwden dat als een bevestiging dat de datering waarschijnlijk correct was."

Het team dacht toen om een ​​nieuw stukje technologie in het laboratorium te gebruiken, de röntgenfluorescentiemachine, om het hout te scannen op chemische veranderingen.

"We hebben de hele periode gescand waarin bekend is dat Thera is gebeurd, "Pearson zei, "en we ontdekten een zeer lichte uitputting van calcium, precies waar ik deze lichtere ring jaren geleden zag."

Hoewel het een kleine fluctuatie is, het is significant en komt slechts op één punt voor in de jaren rond 1560 v. Chr.

"We zetten dat in de krant en suggereren voorlopig dat het een mogelijke datum is voor Thera, ' zei Pearson.

Iets veranderde de chemie van de omgeving waarin de boom groeide; zuurafzetting van een vulkaan is een mogelijkheid, wildvuur is een andere, maar omdat de datum toevallig samenvalt met andere jaarringmarkeringen voor een grote uitbarsting, Pearson zegt dat het de moeite waard is om verder onderzocht te worden.

"Ik denk dat om goede wetenschap te doen, je alles moet onderzoeken en een open geest moet houden totdat er voldoende gegevens zijn verzameld, "Zei Pearson. "Dit is weer een klein stukje van de puzzel."