Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Προστασία, Συντήρηση, Αποκατάσταση Μνημείων Πολιτισμού

Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Προστασία, Συντήρηση, Αποκατάσταση Μνημείων Πολιτισμού «Διερεύνηση της συσχέτισης της κοσμικής ακτινοβολίας με το υπόβαθρο των αναλογικών απαριθμητών 14 C και χρονολόγηση των οικιστικών φάσεων του προϊστορικού οικισμού Παλαμάρι Σκύρου» Αρβανίτη Θεοδώρα Φυσικός Επιβλέπων Καθηγητής Δρ. Γιάννης Μανιάτης Ιούλιος 2012

«Διερεύνηση της συσχέτισης της κοσμικής ακτινοβολίας με το υπόβαθρο των αναλογικών απαριθμητών 14 C και χρονολόγηση των οικιστικών φάσεων του προϊστορικού οικισμού Παλαμάρι Σκύρου» Η διπλωματική αυτή εργασία πραγματοποιήθηκε υπό την επίβλεψη του Δρ. Γιάννη Μανιάτη, φυσικού και ερευνητή Α στο Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος». Ολόκληρη η διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος». Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή Δρ. Γιάννης Μανιάτης, Ερευνητής Α στο Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», Διευθυντής του εργαστηριού Αρχαιομετρίας Δρ. Γεώργιος Λιτσαρδάκης, καθηγητής του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Δρ. Κλούβας Αλέξανδρος, καθηγητής του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Η εργασία υποβάλλεται για την μερική κάλυψη των απαιτήσεων με στόχο την απόκτηση του διπλώματος Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης (Μ.Δ.Ε.) στην Προστασία, Συντήρηση και Αποκατάσταση Μνημείων Πολιτισμού Β κατεύθυνση: Προστασία, Συντήρηση και Αποκατάσταση Έργων Τέχνης και Μηχανισμών (Επιστήμη της Συντήρησης) από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Πολυτεχνική Σχολή, Ιούλιος 2012 2

Ευχαριστίες Για την ολοκλήρωση της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής εργασίας αφιερώθηκε πολύς χρόνος και κόπος. Πέραν όμως της προσωπικής μου προσπάθειας το τελικό αποτέλεσμα δεν θα είχε αυτήν την μορφή χωρίς την συμβολή και άλλων ανθρώπων τους οποίους θέλω να ευχαριστήσω θερμά. Πρώτον από όλους ευχαριστώ τον επιβλέποντα της εργασίας μου Δρ. Γιάννη Μανιάτη όχι μόνο που με δέχτηκε στο εργαστήριο Αρχαιομετρίας και μου εμπιστεύτηκε αυτό το τόσο ενδιαφέρον θέμα αλλά κυρίως τον ευχαριστώ για την καθημερινή του βοήθεια. Τον ευχαριστώ που ήταν οποιαδήποτε στιγμή πρόθυμος να με καθοδηγήσει και να μου λύσει οποιαδήποτε απορία καθώς επίσης και για το αληθινό του ενδιαφέρον τόσο για την πορεία της εργασίας όσο και για την δική μου προσωπική επιστημονική πορεία. Ευχαριστώ επίσης τα μέλη της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής για το χρόνο που αφιέρωσαν στην μελέτη και αξιολόγηση της εργασίας. Ένας ακόμη άνθρωπος που βοήθησε πραγματικά στην ολοκλήρωση αυτής της εργασίας είναι η κ. Μαριγώ Κυριαζή (ή αλλιώς Μαριγώ μου) η οποία από την θέση του τεχνικού προσωπικού του εργαστηρίου ήταν συνεχώς δίπλα μου καθ όλη την πειραματική διαδικασία με περισσή προθυμία και ευγένεια. Την ευχαριστώ επίσης για την ευχάριστη συντροφιά που μου κράτησε τις πολυάριθμες ώρες παρουσίας μου στο εργαστήριο. Οι γονείς μου δεν θα μπορούσαν να λείπουν από το συγκεκριμένο κομμάτι καθώς τους οφείλω την ψυχολογική και οικονομική υποστήριξη της συγκεκριμένης εργασίας. Ήταν η κινητήριος δύναμη και η πηγή έμπνευσης των σπουδών μου γενικά και για τον λόγο αυτό οφείλω ευγνωμοσύνη. Ευχαριστώ επίσης τον Μάκη, την Ρίτα και την Αφροδίτη για την φιλική τους συμπαράσταση και το γεγονός ότι φρόντιζαν να ομορφαίνουν την διαμονή μου είτε στην Αθήνα είτε στην Θεσσαλονίκη. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την Βαγγελιώ για την αδελφική της συμπαράσταση και τον Παναγιώτη πρώτα από όλα για την φιλοξενία και έπειτα για την στήριξη του όλο αυτό το διάστημα. Σε αυτούς του δύο είναι που αφιερώνω αυτήν την εργασία. 3

Περιεχόμενα: Περίληψη Summary Α. Θεωρητική Εισαγωγή Α.1 Παρουσίαση της μεθόδου Α.2 Η Αρχή της μεθόδου Α.3 Εφαρμογές της μεθόδου Α.5 Περιγραφή του συστήματος μέτρησης του εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» Α.6 Καταγραφόμενες παράμετροι Α.7 Υπολογισμός ηλικίας Α.7.1 Ηλικίες ραδιοάνθρακα Α.7.2 Ημερολογιακές ηλικίες Α.8 Κοσμική Ακτινοβολία A.8.1 Φύση και προέλευση Α.8.2 Ένταση της πρωτογενούς κοσμικής ακτινοβολίας Α.8.3 Ένταση της δευτερογενούς κοσμικής ακτινοβολίας Β. Πειραματική Επεξεργασία Β.1 Διερεύνηση της συσχέτισης της κοσμικής ακτινοβολίας με το υπόβαθρο των αναλογικών απαριθμητών 14 C Β.1.1 Ορισμός του υπό μελέτη προβλήματος Β.1.2 Εποχιακές μεταβολές της κοσμικής ακτινοβολίας Β.1.3 Συσχέτιση της κοσμικής ακτινοβολίας με την πίεση Β.1.4 Διερεύνηση του υποβάθρου των μετρητών σε συνάρτηση με την κοσμική ακτινοβολία Β.1.5 Σχολιασμός των αποτελεσμάτων- συμπεράσματα Β.2 Χρονολόγηση των Οικιστικών Φάσεων του Προϊστορικού Οικισμού Παλαμάρι Σκύρου Β.2.1 Βιβλιογραφική έρευνα και πληροφορίες για το Παλαμάρι Σκύρου Β.2.2 Περιγραφή των δειγμάτων που χρονολογήθηκαν Β.2.3 Προετοιμασία δειγμάτων Β.2.4 Αποτελέσματα της χρονολόγησης- βαθμονόμηση Β.2.5 Επεξεργασία των αποτελεσμάτων με την εφαρμογή Bayesian analysis Β.2.6 Χρονικό πλαίσιο Παλαμαρίου- Σχολιασμός των αποτελεσμάτων Γ. Συμπεράσματα- Μελλοντική Έρευνα Βιβλιογραφία Παράρτημα 4

Περίληψη Ο κύριος άξονας και σκοπός της εργασίας είναι η χρονολόγηση με την μέθοδο του Άνθρακα-14 μιας σειράς δειγμάτων οστών από τον προϊστορικό οικισμό στο Παλαμάρι Σκύρου ώστε να προσδιοριστούν με απόλυτες χρονολογήσεις οι οικιστικές και πολιτισμικές φάσεις του οικισμού και η χρονική ακολουθία της κατοίκησης του χώρου. Η επεξεργασία των οστών περιλαμβάνει απομάκρυνση επικαθίσεων, διάλυση του ανόργανου μέρους και εξαγωγή του κολλαγόνου, ζελατινοποίηση, καύση και μετατροπή σε CO 2, καθαρισμός του αερίου, ρύθμιση μάζας και μέτρηση της ακτινοβολίας β από τις διασπάσεις του 14 C σε κυλινδρικούς αναλογικούς απαριθμητές. Τα αποτελέσματα των μετρητών μετά από τις απαραίτητες διορθώσεις στην τιμή του υποβάθρου, την τιμή του προτύπου και την διόρθωση λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης βαθμονομήθηκαν με την χρήση του προγράμματος OxCal v4.1.7 και έτσι καταλήξαμε στην ημερολογιακή ηλικία του κάθε δείγματος. Στην συνέχεια τα αποτελέσματα της βαθμονόμησαν επεξεργάστηκαν με στατιστικές μεθόδους έτσι ώστε να οριστούν τα χρονικά πλαίσια των φάσεων του οικισμού. Με την εφαρμογή της Bayesian analysis και λαμβάνοντας υπόψη την στρωματογραφική ακολουθία των δειγμάτων επιτεύχθηκαν στενότερα όρια στην ηλικία του κάθε δείγματος. Κατά την διάρκεια της έρευνας αυτής έγιναν επίσης συσχετίσεις της έντασης και ποιότητας της κοσμικής ακτινοβολίας, η οποία επηρεάζει το υπόβαθρο των αναλογικών απαριθμητών στους οποίους μετρώνται οι διασπάσεις του 14 C, με περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η ατμοσφαιρική πίεση και η θερμοκρασία ώστε να κατανοηθούν οι μηχανισμοί αλλαγής της συμπεριφοράς του υποβάθρου των μετρητών μεταξύ Χειμώνα και Καλοκαιριού. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν σχετικές ωριαίες μετρήσεις υποβάθρου, κοσμικής ακτινοβολίας και περιβαλλοντικών παραγόντων που έχουν συλλεγεί τα τελευταία 10 χρόνια. Οι μετρήσεις συγχρονίστηκαν, μετατράπηκαν σε μέσες ημερήσιες και οι διάφοροι παράγοντες συσχετίστηκαν μεταξύ τους. 5

Summary The aim of this master thesis is the absolute radiocarbon dating of samples from the prehistoric settlement Palamari in Skyros, in order to determine the residential and cultural phases of the settlement. The preparation of the bones (samples) includes chemical treatment to remove any carbon compounds of non-archaeological origin, collagen extraction, gelatinizing, combustion and conversion to CO 2. The produced CO 2 is then purified, its mass is being calibrated and finally we measure the β- radiation with cylindrical analog counters. There are corrections to the results concerning the value of the background of the counters, the value for the standard sample and the isotopic fraction. After these corrections, the results are calibrated using OxCal v4.1.7. The final result is the calendar date of each sample. Then, calibrated radiocarbon dates are edited using statistical methods in order to define the timeline of the phases of the settlement. Taking into account the stratigraphical sequence of the excavation we apply Bayesian analysis in order to achieve narrow limited absolute dates. The second part of this thesis investigates the correlation between intensity and quality of cosmic radiation and meteorological data such as the atmospheric temperature and the atmospheric pressure. Cosmic radiation infects the measured background of the analog counters. We have observed difference between the summer and winter values of background. For this reason, we used data collected the last 10 years for these correlations and we tried to explain the seasonal change of the background through the change of the cosmic radiation. All data were edited, synchronized and compared with the atmospheric data. 6

Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ A.1 Παρουσίαση της μεθόδου: Στην εποχή μας είναι διαθέσιμες πολυάριθμες μέθοδοι χρονολόγησης με βάση τις φυσικές επιστήμες οι οποίες διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τα υλικά εφαρμογής τους, το εύρος των ηλικιών που μπορούν να καλύψουν καθώς και την ακρίβεια που μπορούν να αποδώσουν τα αποτελέσματά τους. Μεταξύ των μεθόδων αυτών βρίσκεται και η μέθοδος του Ραδιοάνθρακα ή μέθοδος του Άνθρακα -14. Ο άνθρακας-14 ( 14 C) σαν ισότοπο ανακαλύφθηκε στις 27 Φεβρουαρίου του 1940 από τον Martin Kamen και τον Sam Ruben στο εργαστήριο ραδιενέργειας του Berkeley της Καλιφόρνια (Kamen, 1963). Εννέα χρόνια μετά από αυτήν την ανακάλυψη (1949) ο αμερικανός πυρηνικός χημικός W. F. Libby ανακαλύπτει την μέθοδο της ραδιοχρονολόγησης με άνθρακα 14. Για την ανακάλυψη του αυτή βραβεύεται το 1960 με το βραβείο Nobel. Η μέθοδος του Ραδιοάνθρακα συμπληρώνει σήμερα πάνω από 50 χρόνια έρευνας, ανάπτυξης και βελτίωσης (Taylor et al. 1994, Taylor and Aitken 1997, Wagner 1999). Σχήμα A.1 Προσωπογραφία του W. F. Libby την εποχή που δημοσίευσε για πρώτη φορά το κείμενο Radiocarbon Dating (1952) και η δήλωση της επιτροπής του βραβείου Nobel (1960) (Messières, 2001). Η συστηματική εφαρμογή της μεθόδου του Άνθρακα-14 έφερε μία πραγματική επανάσταση στην αρχαιολογία και άλλαξε δραστικά τη γνώση μας για την χρονική εξέλιξη του πολιτισμού και του περιβάλλοντος. Ο Μανιάτης (2011) αναφέρει ορισμένα από τα εντυπωσιακότερα αποτελέσματα της μεθόδου χρονολόγησης με Άνθρακα-14 τα οποία είναι: 7

Πήγε προς τα πίσω την αρχή του πολιτισμού μερικές χιλιάδες χρόνια (από το 7.000 π.χ. στο 9.000 π.χ. περίπου). Χρονολόγησε τους πάπυρους της Νεκράς Θάλασσας (200 π.χ.-150 μ.χ). Διαπίστωσε ότι ο άνθρωπος πάτησε το πόδι του στην Αμερική μόλις 12.000 χρόνια πριν. Χρονολόγησε την απαρχή της γεωργίας πριν από 10.000 χρόνια. Χρονολόγησε τη μετάβαση από τη Μέση στην Ανώτερη Παλαιολιθική εποχή (50-40.000 χρόνια). Παρείχε σημαντικές πληροφορίες για το παλαιοκλίμα, την παλαιοβοτανική, την παλαιοοικολογία και την παλαιογεωγραφία. Χρονολόγησε χιλιάδες αντικείμενα εντελώς άγνωστης ή αμφισβητούμενης ηλικίας. Γενικά, παρείχε ένα απόλυτο χρονικό πλαίσιο για τον προσδιορισμό της χρονικής αλληλουχίας των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και το συγχρονισμό των πολιτισμικών γεγονότων. A.2 Η αρχή της μεθόδου Για να καταλάβει κάποιος την λειτουργία της μεθόδου αυτής πρέπει πρώτα να κατανοήσει την διαδικασία παραγωγής του 14 C καθώς και την σχέση του με την βιόσφαιρα. Ο άνθρακας είναι απαραίτητος για την ζωή στην γη καθώς αποτελεί τον θεμέλιο λίθο των φυτών και των ζώων. Υπάρχουν 3 γνωστά ισότοπα άνθρακα στην γη. Ο 12 C που αποτελεί το 98,89% του συνολικού ποσού του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, ο 13 C που αποτελεί το 1,1% κι ο 14 C που αποτελεί το 0,00000000001% (Higham and Petchey, 2000). Ο 14 C έχει τις ίδιες χημικές ιδιότητες με τα άλλα δύο ισότοπα αλλά είναι ασταθής (ή ραδιενεργός). Ισότοπο Πρωτόνια Νετρόνια Αναλογία Χρόνος ημιζωής 12 C 6 6 99% C 6 7 1% σταθερό 14 C 6 8 0.0000000001% 5730 χρόνια Πίνακας A.2 Tα τρία ισότοπα του άνθρακα στην φύση και τα χαρακτηριστικά τους Η δημιουργία του 14 C συμβαίνει κυρίως στην ανώτερη ατμόσφαιρα όπου τα νετρόνια που παράγονται από τους ατμοσφαιρικούς καταιγισμούς που προκαλούνται από την κοσμική ακτινοβολία αντιδρούν με το άζωτο της ατμόσφαιρας (Higham and Petchey 2000, Ramsey 2008, Μανιάτης 2011). Ο ρυθμός παραγωγής του 14 C στην ατμόσφαιρα εμφανίζει διακυμάνσεις που οφείλονται στις μεταβολές του μαγνητικού πεδίου της γης, στην μεταβολή της 8

ηλιακής δραστηριότητας αλλά και σε ανθρωπογενείς διαδικασίες όπως οι πυρηνικές δοκιμές (Ramsey 2008). Ο 14 C μετά την παραγωγή του στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας ενώνεται με το οξυγόνο που υπάρχει στην ατμόσφαιρα και δημιουργεί διοξείδιο του άνθρακα 14 CO 2. Με την μορφή αυτή διανέμεται στην ατμόσφαιρα. Η περισσότερη ποσότητα του 14 CO 2 απορροφάται στους ωκεανούς ενώ ένα μικρό ποσοστό της απορροφάται από την βιόσφαιρα μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. Στην συνέχεια ο ραδιενεργός άνθρακας μεταφέρεται σε όλους τους έμβιους οργανισμούς μέσω της τροφικής αλυσίδας και του μεταβολισμού (Hua 2009, Taylor 2003). Σχήμα Α.3 Παραγωγή 14 C στην ατμόσφαιρα και κατανομή του στην βιόσφαιρα (Aitken, 1990) Επειδή ο 14 C είναι ραδιενεργός και διασπάται, μια μικρή ποσότητα του χάνεται καθημερινά από τους ιστούς (. Από την άλλη μεριά όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί λαμβάνουν καθημερινά μια σταθερή ποσότητα 14 C μέσω των τροφών τους. Δηλαδή κάθε άτομο 14 C που διασπάται και χάνεται από τους ιστούς ενός οργανισμού αντικαθίσταται αμέσως μ ένα καινούργιο που λαμβάνεται μέσα από την τροφή. Με τον τρόπο αυτό επέρχεται μια ισορροπία και κάθε ζωντανός οργανισμός διατηρεί μια σταθερή συγκέντρωση 14 C. Από τη στιγμή όμως που ο οργανισμός πεθαίνει σταματά να παίρνει τροφή και τα αποθέματα του σε 14 C δεν ανανεώνονται πλέον. Έτσι, η ποσότητα του 14 C που υπάρχει τη στιγμή του θανάτου αρχίζει να μειώνεται σταδιακά με το χρόνο λόγω της διάσπασης του. Ο θάνατος λοιπόν των έμβιων όντων βάζει σε λειτουργία το «χρονόμετρο» της τεχνικής του Ραδιοάνθρακα (Μανιάτης, 2011). 9

Ο ρυθμός, με τον οποίο γίνεται αυτή η διάσπαση, είναι γνωστός και σταθερός και χαρακτηρίζεται με αυτό που λέμε χρόνος ημιζωής ή χρόνος υποδιπλασιασμού (Τ 1/2 ) που για τον 14 C είναι περίπου 5700 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι, αν ένα βιολογικό υλικό περιέχει 100 άτομα ραδιενεργού 14 C τη στιγμή του θανάτου, μετά από 5700 χρόνια θα έχουν μείνει 50, δηλαδή τα μισά και μετά από άλλα 5700 χρόνια τα μισά των μισών, δηλαδή 25 άτομα και ούτω καθ εξής μέχρις ότου η συγκέντρωση γίνει τόσο μικρή που είναι πολύ δύσκολο πια να μετρηθεί. Αυτό συμβαίνει μετά από χρόνο 50.000-55.000 χρόνια περίπου (9-10 ημιζωές του 14 C) από την στιγμή του θανάτου και αυτή η ηλικία αποτελεί το ανώτατο όριο παλαιότητας ενός δείγματος που μπορεί χρονολογηθεί με τη τεχνική του Ραδιοάνθρακα (Μανιάτης, 2011). Σχήμα Α.4 Εκθετική μείωση του 14 C με τον χρόνο σε όλα τα βιολογικά υλικά από την στιγμή του θανάτου τους (Griffiths et al., 2011) Εκείνο λοιπόν που χρειάζεται για να προσδιορίσει κανείς την ηλικία ενός παλαιού δείγματος είναι να μετρήσει την συγκέντρωση του 14 C σε αυτό. Από το λόγο της συγκέντρωσης του 14 C του δείγματος προς την συγκέντρωση του 14 C που θα είχε ο οργανισμός εάν ήταν ζωντανός πολλαπλασιασμένο με το 100 προσδιορίζεται η παλαιότητα του δείγματος. Ο λόγος αυτός εκφράζεται διεθνώς σαν pmc (percent modern Carbon). Από τη στιγμή που έχει προσδιοριστεί ο λόγος αυτός για ένα δείγμα, η ηλικία του δείγματος δίνεται από την απλή σχέση: Ηλικία = -8033 x ln( 14 C (δείγμα) / 14 C (πρότυπο) ) 10

Όπου ln είναι ο νεπέριος λογάριθμος και 8033 ο μέσος χρόνος ζωής του 14 C, βασισμένος, κατόπιν συμφωνίας, στον παλιό χρόνο ημιζωής, που έχει υπολογιστεί από τον Libby σε 5568 χρόνια (8033 = 5568/ln2) (Μανιάτης 2011). Α.3 Εφαρμογές της μεθόδου Από τα παραπάνω είναι προφανές ότι η τεχνική του 14 C μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα βιολογικής προέλευσης υλικά, δηλαδή σ όλα τα υλικά που προέρχονται από έμβια όντα, τα οποία έπαυσαν να ζουν κάποια στιγμή στο παρελθόν (με όριο τα 50.000 χρόνια) και άρα σταμάτησαν να ανανεώνουν τα αποθέματα τους σε 14 C (Μανιάτης 2011). Τέτοια υλικά μπορεί να είναι άνθρακας, ξύλο, σπόροι, οστά, όστρακα, δέρμα, τύρφη, οργανικά ιζήματα, περιττώματα, γύρη, τρίχες, κεραμικά, τοιχογραφίες, βραχογραφίες, σίδηρος, κοράλλια, κατάλοιπα αίματος, υφάσματα, χαρτί, πάπυρος, υπολείμματα ψαριών και εντόμων, φυσικές ρητίνες, κέρατα, νερό (Higham and Petchey 2000). Τα παραπάνω υλικά μπορούν να χωριστούν σε ομάδες ανάλογα με την μοριακή δομή που χρησιμοποιείται στην χρονολόγηση (πίνακας Α.5). Μοριακή Δομή Κυτταρίνη (πολυσακχαρίτης) Άμορφος Άνθρακας (στοιχειακός άνθρακας) Κολλαγόνο (πρωτεΐνη) Κερατίνη (πρωτεΐνη) Λιπίδια (γλυκερίδια) Υλικό Ξύλο και Υπολείμματα Φυτών Κάρβουνα και Απανθρακωμένα Φυτικά Υπολείμματα Οστά και Δόντια Τρίχες, Κέρατα, Νύχια, Ράμφη Ζωικά Λίπη και Φυτικά Έλαια Αραγονίτης (ανθρακικό ασβέστιο) Κελύφη, κοράλλια Πίνακας Α.5 Οι κύριες μοριακές μορφές του άνθρακα που χρησιμοποιούνται στην χρονολόγηση με 14 C (Ramsey 2008) Υπάρχουν ωστόσο και υλικά τα οποία δεν μπορούν να χρονολογηθούν με την μέθοδο του 14 C. Τέτοια υλικά είναι τα πετρώματα τα οποία είναι εκατομμυρίων ετών και βρίσκονται αρκετά μακριά από τα όρια της τεχνικής λόγω του ότι η ποσότητα του ραδιενεργού άνθρακα που τους έχει απομείνει δεν είναι πλέον ανιχνεύσιμη. Υπάρχουν επίσης υλικά τα οποία πρέπει να αντιμετωπίζονται με ιδιαίτερη προσοχή κατά την διαδικασία της χρονολόγησης τους με την μέθοδο του άνθρακα - 14. Παράδειγμα τέτοιων υλικών αποτελούν οι θαλάσσιοι οργανισμοί. Οι οργανισμοί αυτοί προσλαμβάνουν τον άνθρακα τους από την θάλασσα και όχι από την 11

ατμόσφαιρα. Λόγω της διαφοράς στην συγκέντρωση του άνθρακα της ατμόσφαιρας και της θαλάσσιας δεξαμενής (όπως αποκαλείται) εφαρμόζεται το ωκεάνιο μοντέλο (Stuiver et al. 1998) το οποίο διορθώνει τις υπολογιζόμενες τιμές λαμβάνοντας υπόψη του τις διαφορές που υπάρχουν στην συγκέντρωση του άνθρακα λόγω του ότι ο οργανισμός αυτός αναπτύχθηκε σε θαλάσσιο περιβάλλον. Γενικά πρέπει πάντα να δίνεται πολύ προσοχή στο υλικό που πρόκειται να χρονολογηθεί και να είμαστε σίγουροι και για την προέλευση του περιεχόμενου άνθρακα αλλά και για την χρήση του υλικού. Για παράδειγμα χρονολογώντας κάποιος ένα ξύλινο δομικό στοιχείο ενός οικήματος χρονολογεί την στιγμή που κόπηκε το ξύλο και όχι την στιγμή του δημιουργίας του σπιτιού εκτός και αν τα δύο αυτά γεγονότα συμπίπτουν. Άρα πριν την χρονολόγηση οποιουδήποτε υλικού είναι αναγκαίος ο προσδιορισμός της απάντησης στην ερώτηση τι ακριβώς περιμένουμε να προσδιορίσουμε με την χρονολόγηση αυτή. Α.4 Μέθοδοι μέτρησης Όπως αναφέρεται παραπάνω εκείνο λοιπόν που χρειάζεται για να προσδιορίσει κανείς την ηλικία ενός παλαιού δείγματος είναι να μετρήσει καταρχάς, με όσον το δυνατό μεγαλύτερη ακρίβεια, τη συγκέντρωση του 14 C σ αυτό. Υπάρχουν διάφοροι μέθοδοι μέτρησης της συγκέντρωσης του 14 C σε ένα δείγμα. 1. Μέτρηση της ραδιενέργειας που εκπέμπει ο 14 C σε μορφή σωματιδίων β κατά τη διάσπαση του (Ραδιομετρική Μέθοδος Radiometric Dating). 2. Μέτρηση των ίδιων των ατόμων του 14 C με επιτάχυνση και διαχωρισμό τους από τα άλλα ισότοπα του άνθρακα σε επιταχυντή ιόντων (Μέθοδος Επιταχυντή AMS Dating). Για την Ραδιομετρική Μέθοδο, όπου μετράται η ακτινοβολία β, υπάρχουν δύο τεχνικές μέτρησης με σημαντικές διαφορές μεταξύ τους. Αυτές είναι: Α. Η μέτρηση αερίου δείγματος (Gas Proportional Counting technique). Για την τεχνική αυτή το δείγμα καίγεται και μετατρέπεται σε αέριο διοξείδιο του άνθρακος (CO 2 ). Στη συνέχεια εισάγεται σε ειδικό κυλινδρικό απαριθμητή όπου κάθε ακτίνα β που εκπέμπεται από κάθε διάσπαση ατόμου 14 C ιονίζει το αέριο και καταγράφεται σαν ένας ηλεκτρικός παλμός. Β. Η μέτρηση σε υγρό σπινθηριστή (Liquid scintillation counting). Για την τεχνική αυτή το δείγμα καίγεται και μετατρέπεται σε υγρό βενζόλιο. Στη συνέχεια αναμιγνύεται με ένα ειδικό υγρό σπινθηρισμού και εισάγεται σε απαριθμητή σπινθηρισμών. Κάθε ακτίνα β διεγείρει οπτικά το υγρό και καταμετράται σαν ένας σπινθηρισμός. 12

Η Μονάδα 14 C του Εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» χρησιμοποιεί την Ραδιομετρική τεχνική του αερίου δείγματος (Gas Proportional Counting GPC). Η τεχνική αυτή έχει μεγάλη ακρίβεια, αξιοπιστία και απόδοση. Ο λόγος είναι ότι αφενός, η τεχνολογία επιτρέπει σήμερα την παραγωγή πολύ καθαρών αερίων δειγμάτων και αφετέρου η κατασκευή και η διάταξη των αναλογικών απαριθμητών είναι τέτοια που επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση όλων των παραμέτρων κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Με αυτό τον τρόπο ο ερευνητής έχει πάντα τον απόλυτο έλεγχο των μετρήσεων (Μανιάτης 2011). Οι διαφορές της μεθόδου αυτής από τη μέθοδο του επιταχυντή (AMS Dating) είναι: 1) η ποσότητα του απαιτούμενου δείγματος για τη ραδιομετρική μέθοδο είναι της τάξεως των γραμμαρίων, ενώ για τον επιταχυντή της τάξεως των δεκάτων του γραμμαρίου. 2) η ραδιομετρική μέθοδος αερίου δείγματος έχει καλύτερη ακρίβεια από τη μέθοδο του επιταχυντή σε δείγματα ρουτίνας, επειδή η ποσότητα δείγματος που χρησιμοποιείται είναι μεγαλύτερη, 3) μέθοδος με επιταχυντή έχει καλύτερη ακρίβεια σε ηλικίες κοντά στο όριο εφαρμογής της τεχνικής του Ραδιοάνθρακα (50.000 χρόνια), 4) το κόστος της μέτρησης με τη μέθοδο του επιταχυντή είναι αρκετά μεγαλύτερο από εκείνο της ραδιομετρικής μεθόδου. Η ραδιομετρική μέθοδος αερίου δείγματος είναι επομένως προτιμητέα τόσο για λόγους ακρίβειας όσο και για λόγους κόστους στις περιπτώσεις όπου η διαθέσιμη ποσότητα δείγματος είναι αρκετή (Μανιάτης 2011). Α.5 Περιγραφή του συστήματος μέτρησης του εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» Το εργαστήριο Αρχαιομετρίας χρησιμοποιεί για την μέτρηση των διαφόρων δειγμάτων την ραδιομετρική μέθοδο και σαν την τεχνική μέτρησης αυτήν του αερίου δείγματος (GPC). Με αυτήν την μέθοδο κάθε δείγμα του εργαστήριο μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακος (CO 2 ) και στην συνέχεια μετρείται σε ειδικούς απαριθμητές. Το σύστημα μέτρησης του εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος διαθέτει 2 συστήματα μέτρησης που περιλαμβάνουν στο σύνολο τους 8 αναλογικούς κυλινδρικούς απαριθμητές (πλήρης περιγραφή των αναλογικών κυλινδρικών απαριθμητών συναντάται από τους Kromer and Munnich, 1992). Το πρώτο σύστημα είναι και το παλαιότερο και περιλαμβάνει 2 κυλινδρικούς απαριθμητές. Ο πρώτος απαριθμητής τέθηκε σε λειτουργία το 1986 ενώ ο δεύτερος προστέθηκε και λειτούργησε το 1990. Το δεύτερο σύστημα που αποτελείται από 6 αναλογικούς απαριθμητές ξεκίνησε την λειτουργία του το 1998. Κάθε απαριθμητής αποτελείται από τον μετρητή του δείγματος ο οποίος είναι ένας κυλινδρικός σωλήνας μέσα στον οποίο εισάγεται το δείγμα σε αέρια μορφή. Τα τοιχώματα του σωλήνα αυτού λειτουργούν ως κάθοδος. Η κατασκευή του από 13

υψηλής καθαρότητας ηλεκτρολυτικό χαλκό (Schoch et al., 1980) εξασφαλίζει την απουσία ραδιενεργών προσμίξεων. Τα άκρα του κλείνουν επίπεδοι δίσκοι χαλαζία πάχους 5 mm. Δύο μικρά ελατήρια κρατούν τεντωμένο ένα σύρμα βολφραμίου διαμέτρου 20 μm επιχρυσωμένο στο κέντρο του μετρητή, το οποίο λειτουργεί ως άνοδος. Τα ελατήρια στηρίζονται στους δίσκους χαλαζία. Στο άκρο κάθε μετρητή δείγματος είναι συνδεμένος ένας προενισχυτής, στη συνέχεια ένα σύστημα ηλεκτρονικών και τελικά ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής (Φακορέλλης, 1996) Σχήμα Α.6 Σχηματική αναπαράσταση ενός αέριου αναλογικού μετρητή όπου φαίνονται τα κύρια μέρη του (άνοδος, κάθοδος και η πηγή υψηλής τάσης του συστήματος) (Cook and Plicht, 2007) Ο κυλινδρικός σωλήνας περιέχει το δείγμα σε αέρια μορφή και ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται μεταξύ των τοιχωμάτων και του σύρματος. Η πολικότητα επιλέγεται έτσι ώστε το σύρμα να είναι θετικό (άνοδος) και το τοίχωμα του κυλίνδρου να είναι αρνητικό (κάθοδος). Το μέγιστο του ηλεκτρικού πεδίου είναι στην άνοδο και μειώνεται ραγδαία προς την κάθοδο. Τα ηλεκτρόνια που παράγονται από τον ιονισμό του αερίου από τις ακτίνες -β που προέρχονται από τις διασπάσεις του 14 C στο δείγμα κατευθύνονται προς την άνοδο εξαιτίας του ηλεκτρικού πεδίου. Σε πολύ μικρή απόσταση από το σύρμα το ηλεκτρικό πεδίο γίνεται πολύ ισχυρό κι έτσι δημιουργούνται χιονοστιβάδες ηλεκτρονίων (avalance effect). Το φορτίο που ανιχνεύεται το σύρμα εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη τάση και από την ενέργεια των ακτινών -β με ανάλογο τρόπο (Cook and Plicht, 2007). 14

Σχήμα Α.7 Το πρώτο σύστημα μέτρησης του εργαστηρίου Αρχαιομετρίας. Μπροστά από το ξύλινο ταμπλό φαίνονται οι εισαγωγείς- εξαγωγείς των δειγμάτων και πίσω από αυτό η μολύβδινη επίστρωση του συστήματος. Αριστερά του είναι το ηλεκτρονικό σύστημα καταγραφής των παλμών. Σχήμα Α.8 Το δεύτερο σύστημα μέτρησης του εργαστηρίου Αρχαιομετρίας. Φαίνονται οι έξι εισαγωγείς- εξαγωγείς δειγμάτων. Στους εισαγωγείς- εξαγωγείς δειγμάτων βλέπουμε τοποθετημένα container δειγμάτων. Φαίνεται επίσης η μολύβδινη επίστρωση και πάνω σε αυτήν το ηλεκτρονικό σύστημα καταγραφής των παλμών. Το πρώτο σύστημα του εργαστηρίου αποτελείται από 2 αναλογικούς κυλινδρικούς απαριθμητές με διάμετρο 8cm και μήκος 80cm τοποθετημένους τον έναν πάνω στον άλλο. Το δεύτερο σύστημα αποτελείται από 6 αναλογικούς κυλινδρικούς απαριθμητές, 2 με διάμετρο 8 cm και μήκος 80cm και 4 με διάμετρο 5 cm και μήκος 80cm και τοποθετημένους όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Στους 3 από τους 4 μετρητές με διάμετρο 5cm και χωρητικότητα 3L μετρώνται δείγματα 3,014 g και στον τέταρτο μετρητή με διάμετρο 5cm καθώς και στους μετρητές με διάμετρο 8cm και χωρητικότητα 4L μετρώνται δείγματα 8,470 g (Maniatis and Papadopoulos, 2011). Έτσι προκύπτει ο διαχωρισμός «μικροί» και «μεγάλοι» μετρητές. Στο σχήμα Α.9 φαίνεται το εσωτερικό του δεύτερου συστήματος απαριθμητών, αποτελούμενο από δύο μεγαλύτερους και 4 μικρότερους κυλινδρικούς απαριθμητές στους οποίους μπαίνει το δείγμα σε μορφή αερίου CO 2 για μέτρηση. 15

Σχήμα Α.9 Το εσωτερικό του συστήματος πολλαπλών αναλογικών απαριθμητών μέτρησης αερίων δειγμάτων. Φαίνονται τα άκρα των δύο μεγαλύτερων σε διάμετρο και των τεσσάρων μικρότερων απαριθμητών. Περιβάλλονται από 2cm κυλινδρικό θώρακα μολύβδου και στη συνέχεια από άλλον κυλινδρικό μετρητή συνεχούς ροής ο οποίος καταγράφει την εξωτερική ακτινοβολία (Μανιάτης, 2011). Οι απαριθμητές περιβάλλονται από κύλινδρο μολύβδου πάχους 2 cm και στη συνέχεια το όλο σύστημα περιβάλλεται από ένα μεγάλο κυλινδρικό μετρητή συνεχούς ροής αργού/μεθανίου (Ar + 10% CH 4 ) ο οποίος ονομάζεται Guard. Αυτός καταγράφει την εξωτερική ακτινοβολία (κοσμική ακτινοβολία, ακτινοβολίες από τα οικοδομικά υλικά κ.α.) που εισέρχεται στους απαριθμητές των δειγμάτων και τη διαχωρίζει ηλεκτρονικά από την ακτινοβολία β του άνθρακα-14 των δειγμάτων. Δηλαδή, οι αναλογικοί παλμοί της εξωτερικής κοσμικής ακτινοβολίας ψηφιοποιούνται και διαχωρίζονται ηλεκτρονικά από τους ψηφιοποιημένους αναλογικούς παλμούς του δείγματος και του υποβάθρου του συστήματος με ένα σύστημα αντιταυτοχρονισμού (Μανιάτης, 2011). Το όλο σύστημα είναι θωρακισμένο με μολυβδότουβλα πάχους 10 cm (Μανιάτης, 2011). Για να αποκλειστεί το ενδεχόμενο η ακτινοβολία του περιβάλλοντος να εισχωρήσει μέσα από διάκενα η θωράκιση έχει κτιστεί κατά τέτοιο τρόπο ώστε τα διάκενα της πρώτης στρώσης τούβλων να καλύπτονται από τα τούβλα της δεύτερης. Επιπλέον το σύστημα είναι τοποθετημένο στο υπόγειο ενός διώροφου κτιρίου. Δηλαδή τα συστήματα των μετρητών βρίσκονται 3m κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και κάτω από τσιμέντο συνολικού πάχους ~40cm (Φακορέλλης, 1996). Η μολύβδινη θωράκιση και το γεγονός ότι τα συστήματα μέτρησης είναι τοποθετημένα στο υπόγειο ενός κτιρίου περιορίζουν όσο το δυνατόν την είσοδο της κοσμικής και άλλων εξωτερικών ακτινοβολιών στο σύστημα μέτρησης. Τα δείγματα μένουν στους μετρητές 3 μέρες και στην συνέχεια εναλλάσσονται μεταξύ των διαφόρων μετρητών κυκλικά για μέγιστη ακρίβεια και στατιστική ισορροπία. Η συστηματική και επίμονη αυτή διαδικασία μέτρησης είναι μεν χρονοβόρα και απαιτεί αρκετή ανθρώπινη εργασία, αλλά εξασφαλίζει απόλυτο έλεγχο των μετρήσεων και επιτρέπει στο εργαστήριο να παρακολουθεί τη μέτρηση κάθε δείγματος ξεχωριστά αποφεύγοντας λάθη που μπορούν να εμφανιστούν, όταν τα δείγματα μετρώνται μαζικά και αυτοματοποιημένα σε κλειστές εμπορικές συσκευές που χρησιμοποιούν ορισμένα άλλα εργαστήρια. 16

Α.6 Καταγραφόμενες παράμετροι Κατά την διάρκεια της μέτρησης των δειγμάτων καταγράφονται σε 24ωρη βάση πάνω από 10 διαφορετικές παράμετροι, οι οποίες έχουν να κάνουν με την ηλεκτρονική συμπεριφορά των μετρητών, τη διακύμανση της περιβαλλοντικής ακτινοβολίας, την κύμανση των περιβαλλοντικών παραμέτρων (θερμοκρασία, πίεση, υγρασία) κλπ. Τα παραγόμενα σήματα από τα συλλεγόμενα φορτία στις ανόδους των μετρητών επεξεργάζονται από μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας και στην συνέχεια καταγράφονται και διαβάζονται από έναν κεντρικό υπολογιστή. Συλλέγονται οι παλμοί του Guard και του μετρητή του δείγματος και με την βοήθεια ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος δημιουργούνται οι στήλες των δεδομένων μας. Οι παλμοί που καταγράφει ο Guard οφείλονται στην εξωτερική κοσμική ακτινοβολία που δέχονται οι μετρητές. Οι παλμοί που καταγράφει ο μετρητής του δείγματος οφείλονται στις κρούσεις του δείγματος μέσα σε αυτόν καθώς και στο υπόβαθρο των μετρητών. Οι καταγραφόμενες παράμετροι έχουν την μορφή που παρουσιάζεται στο σχήμα Α.10 Σχήμα Α.10 οι παλμοί που καταγράφονται στον μετρητή της κοσμικής ακτινοβολίας (Guard) και τον μετρητή του δείγματος επεξεργάζονται ηλεκτρονικά και παρουσιάζονται με την παραπάνω μορφή. Η πρώτη στήλη με τον τίτλο Ctr (Counter) δείχνει τον αριθμό του μετρητή. Ο μετρητής 2 είναι προσωρινά εκτός λειτουργίας γι αυτό και δεν υπάρχουν καταγραφές γι αυτόν. Η δεύτερη στήλη με τον τίτλο Time μας δείχνει τον χρόνο (σε sec) που έχει περάσει από την στιγμή που εισήρθε το δείγμα στον μετρητή και ξεκίνησε η μέτρηση. Η τρίτη στήλη με τίτλο LabNr δείχνει τον κωδικό επεξεργασίας που έχει λάβει το δείγμα από το εργαστήριο. Είναι ουσιαστικά η ταυτότητα του δείγματος. Στην στήλη με τον τίτλο Guard φαίνονται οι παλμοί ανά λεπτό που καταγράφονται στον μετρητή Guard από την στιγμή που ξεκίνησε η μέτρηση. Οι 17

παλμοί αυτοί οφείλονται και καταγράφουν την εξωτερική ακτινοβολία που δέχεται το σύστημα των μετρητών. Εκτός από τις κρούσεις που καταγράφονται στον Guard καταγράφονται και οι κρούσεις ανά λεπτό στον μετρητή του δείγματος οι οποίες οφείλονται στο δείγμα, το υπόβαθρο των μετρητών και την εξωτερική ακτινοβολία. Με την βοήθεια ενός ηλεκτρονικού συστήματος διαχωρίζονται οι κρούσεις που οφείλονται στη εξωτερική ακτινοβολία από τις κρούσεις που οφείλονται στο δείγμα και το υπόβαθρο των μετρητών. Αυτό γίνεται με ένα κύκλωμα που λειτουργεί σε σχέση αντιταυτοχρονισμού. Για κάθε έναν παλμό που καταγράφεται στον Guard δεν καταγράφεται παλμός στον μετρητή του δείγματος για 1 ms. Με αυτό τον τρόπο δεν καταγράφουμε παλμούς που οφείλονται στην εξωτερική ακτινοβολία στον μετρητή του δείγματος κι έτσι οι παλμοί αντιταυτοχρονισμού που καταγράφονται τελικά οφείλονται στις διασπάσεις 14 C στο δείγμα μας και το υπόβαθρο των μετρητών. Η πέμπτη στήλη, TotalNet, δείχνει των αριθμό των κρούσεων ανά λεπτό που καταγράφονται στον μετρητή του δείγματος σε ταυτοχρονισμό με τον Guard και οφείλονται στη περιβαλοντική ακτινοβολία (κοσμική ακτινοβολία και άλλες) που προέρχονται από έξω. Η στήλη Integral δείχνει τις κρούσεις ανά λεπτό του μετρητή δείγματος σε αντιταυτοχρονισμό που αντιστοιχούν στις διασπάσεις 14 C του δείγματος και το υπόβαθρο των μετρητών από την στιγμή που ξεκίνησε η μέτρηση. Στην στήλη Wnd (window) καταγράφονται κρούσεις αντιταυτοχρονισμού του δείγματος και του θορύβου μόνο που εδώ υπάρχει ένα κατώφλι ύψους παλμών λίγο υψηλότερο από το integral. Ενώ στο Integral και στο TotalNet καταγράφονται παλμοί ύψους >141 mv (πειραματικά προσδιοριζόμενη τιμή πάνω από τον θόρυβο των ηλεκτρονικών των μετρητών) εδώ καταγράφονται παλμοί >155mV. Αφαιρώντας τους παλμούς που καταγράφονται στο Integral από τους παλμούς που καταγράφονται στο Wnd είναι δυνατή η μέτρηση των παλμών των οποίων το ύψος βρίσκεται μέσα σε μια περιοχή τάσης ΔV =14mV. Το τμήμα αυτό των παλμών του δείγματος από 141 155 mv εκφραζόμενο ποσοστιαία από την παρακάτω σχέση μπορεί να δώσει μια νέα παράμετρο την %Window : Η παράμετρος αυτή χρησιμοποιείται στον προσδιορισμό της βέλτιστης υψηλής τάσης λειτουργίας και στον έλεγχο της καλής λειτουργίας των μετρητών κατά την μέτρηση των δειγμάτων. Αυτό γιατί είναι ευαίσθητη σε τυχόν μεταβολές της κατανομής του ύψους των παλμών από αστάθεια των ηλεκτρονικών ή πάχυνση του σύρματος της ανόδου μετά από πολύμηνη λειτουργία (Φακορέλλης, 1996) Η παράμετρος Prty (purity) δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: 18

Η ποσότητα της εξωτερικής ακτινοβολίας με ενέργειες παλμών πάνω από 1.5 V (συμβολικά αναφέρεται σαν 50% Meson) που καταγράφεται στον απαριθμητή διαιρείται με το σύνολο της εξωτερικής ακτινοβολίας που καταγράφεται σε αυτόν και ανάγεται σε ποσοστό επί τοις εκατό. Η παράμετρος αυτή είναι ένδειξη της καθαρότητας ενός δείγματος. Ένα δείγμα με ηλεκτραρνητικές προσμίξεις μπορεί να δεσμεύσει έναν αριθμό ηλεκτρονίων και έτσι ο αριθμός που θα καταγραφεί στο 50% Meson θα είναι μικρότερος. Επομένως μια μικρότερη τιμή στο purity αντιστοιχεί σε λιγότερο καθαρό δείγμα. Η στήλη pmc (percent modern Carbon) μας δείχνει το ποσοστό της παλαιότητας ενός δείγματος και υπολογίζεται από τον λόγο της ενεργότητας του δείγματος προς την ενεργότητα του προτύπου επί τοις εκατό. Υπολογίζεται από την εξίσωση:. Ο λόγος αυτός υπολογίζεται με την αφαίρεση του θορύβου από το άθροισμα των κρούσεων του δείγματος και του θορύβου (καθαρές κρούσεις του δείγματος) διαιρεμένη με τις κρούσεις του προτύπου (οξαλικό οξύ). Η τιμή του θορύβου δίνεται σε αυτό το στάδιο υπολογισμού σαν σταθερά όπως και η τιμή του προτύπου. Η τιμή του θορύβου υπολογίζεται με την βοήθεια της συσχέτισης Integral-TotalNet για δείγματα ανενεργού CO 2. Είναι λοιπόν μεγίστης σημασίας ο ακριβής προσδιορισμός του θορύβου για την επίτευξη ηλικιών υψηλής ακρίβειας. Η τελευταία στήλη, Age BP, δείχνει την ηλικία του δείγματος σε χρόνια πριν το παρόν. Για τον υπολογισμό αυτό χρησιμοποιείται η εξίσωση Age = - 8033 ln( 14 C (δείγμα) / 14 C (πρότυπο) ) κι έτσι έχουμε την ηλικία του δείγματος μας σε χρόνια ραδιοάνθρακα (years Before Present, yrs BP). Για δείγματα με pmc >100% δεν μπορεί να γίνει εκτίμηση ηλικίας καθώς είναι νεώτερα του 1950 οπότε χρησιμοποιούνται ειδικές καμπύλες βαθμονόμησης για τον υπολογισμό της ηλικίας τους. Α.7 Υπολογισμός ηλικίας Όπως αναφέρεται παραπάνω η ηλικία ενός δείγματος υπολογίζεται από τον τύπο Age = -8033ln( 14 C (δείγμα) / 14 C (πρότυπο) ). Η ενεργότητα άνθρακα 14 του δείγματος ( 14 C (δείγμα) ) υπολογίζεται από την σχέση 14 C (δείγμα) = 19

Ο αριθμητής πολλαπλασιάζει τις κρούσεις του δείγματος με τον συντελεστή πλήρωσης και στην συνέχεια ο αριθμός αυτός διαιρείται με την μάζα του δείγματος. Η διαδικασία υπολογισμού του συντελεστή πλήρωσης περιγράφεται στην παράγραφο Β.2.3, όπου περιγράφεται η ρύθμιση της μάζας ενός δείγματος και η μάζα κάθε δείγματος είναι μια σταθερή τιμή (8,47 g για τα μεγάλα δείγματα και 3,014 g για τα μικρά δείγματα). Οι κρούσεις του δείγματος υπολογίζονται με την αφαίρεση από τις συνολικές κρούσεις του δείγματος και του υποβάθρου που καταγράφονται στους μετρητές στην στήλη Integral των κρούσεων του υποβάθρου. Επομένως για τον ακριβή προσδιορισμό της ηλικίας πρέπει τόσο το υπόβαθρο όσο και η ενεργότητα του προτύπου να υπολογιστούν με την μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια. Ένα ακόμη βήμα είναι απαραίτητο, η διόρθωση λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης. Λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω διορθώσεις έχουμε τον τελικό υπολογισμό της ηλικίας σε έτη ραδιοάνθρακα με υψηλή ακρίβεια. i) Υπολογισμός της τιμής του υποβάθρου Η τιμή του υποβάθρου ακολουθεί μια συγκεκριμένη διαδικασία υπολογισμού για κάθε δείγμα. Για να μετρηθεί το υπόβαθρο του κάθε μετρητή χρησιμοποιούνται δείγματα με ανενεργό CO 2 έτσι ώστε οι κρούσεις που καταγράφονται από τον μετρητή του δείγματος να οφείλονται μόνο στο υπόβαθρο των μετρητών. Θα μπορούσε επομένως ως τιμή υποβάθρου για κάθε δείγμα να λαμβάνεται η μέση τιμή των μετρήσεων ανενεργών δειγμάτων (background) αλλά αυτό μπορεί να συμβεί μόνο σε μια πρώτη εκτίμηση της ηλικίας ενός δείγματος. Έχει παρατηρηθεί συσχέτιση του υποβάθρου των μετρητών με την κοσμική ακτινοβολία οπότε είναι απαραίτητη η χρήση συσχετίσεων υποβάθρου κοσμικής στο υπολογισμό ηλικιών υψηλής ακρίβειας. Για τον υπολογισμό της ακριβής τιμής του υποβάθρου κατασκευάζεται το διάγραμμα υπόβαθρο-κοσμική ακτινοβολία για ανενεργά δείγματα CO 2 και στη συνέχεια υπολογίζεται η εξίσωση της βέλτιστης ευθείας προσαρμογής της γραμμικής μεταβολής που διέρχεται από τα πειραματικά σημεία της συσχέτισης. 20

Σχήμα Α.11 Διάγραμμα μετρήσεων υποβάθρου κοσμικής ακτινοβολίας για δείγματα ανενεργού CO 2 μετρημένα στον μετρητή 9 από 9/12/2011-5/6/2012. Είναι σχεδιασμένη και η ευθεία γραμμικής μεταβολής Για τον υπολογισμό του υποβάθρου λοιπόν μετρώνται τακτικά δείγματα ανενεργού CO 2 και κατασκευάζονται διαγράμματα υποβάθρου κοσμικής ακτινοβολίας σαν το παραπάνω. Ως κοσμική ακτινοβολία καταγράφονται οι κρούσεις στο μετρητή του δείγματος οι oποίες είναι σε ταυτοχρονισμό με τον μετρητή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος (Guard). Με την βοήθεια του διαγράμματος αυτού υπολογίζεται η εξίσωση της ευθείας γραμμικής μεταβολής η οποία έχει την μορφή : y = ax + b. Ως y ορίζεται το υπόβαθρο, ως α η κλίση της ευθείας, ως χ η κοσμική ακτινοβολία και ως b το σημείο τομής της ευθείας με τον άξονα Οy. Έχοντας λοιπόν γνωστά σε κάθε δείγμα τα a, x και b μπορούμε να υπολογίζουμε την τιμή του υποβάθρου με μεγάλη ακρίβεια. ii) Υπολογισμός της ενεργότητας του προτύπου Για τον υπολογισμό της ενεργότητας του πρότυπου δείγματος ( 14 C (πρότυπου) ) ακολουθείται μια παρόμοια διαδικασία με τον υπολογισμό του υποβάθρου για κάθε δείγμα. Η συγκέντρωση άνθρακα 14 του προτύπου ( 14 C (προτύπου) ) υπολογίζεται από την σχέση 14 C (προτύπου) Ο αριθμητής είναι οι κρούσεις του προτύπου που υπολογίζονται με την αφαίρεση από τις συνολικές κρούσεις του προτύπου και του υποβάθρου της τιμής 21

του υποβάθρου. Η τιμή του υποβάθρου έχει υπολογιστεί σύμφωνα με την παραπάνω διαδικασία. Η μάζα κάθε δείγματος προτύπου έχει μια σταθερή τιμή (8,47 g για τα μεγάλα δείγματα και 3,014 g για τα μικρά δείγματα). Θα ήταν δυνατόν να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό η μέση τιμή πολλών μετρήσεων δειγμάτων προτύπου αλλά έχει παρατηρηθεί συσχέτιση μεταξύ του αριθμού των κρούσεων ενός δείγματος στον μετρητή και της καθαρότητας του δείγματος. Η καθαρότητα του δείγματος εκφράζεται μέσω της παραμέτρου purity. Επομένως για τον ακριβέστερο υπολογισμό συσχετίζεται η συγκέντρωση του προτύπου με την καθαρότητα του δείγματος. Σχήμα Α.12 διάγραμμα μετρήσεων κρούσεων δείγματος - καθαρότητας για δείγματα standard μετρημένα στον μετρητή 9 από 18/4/2011-6/2/2012. Είναι σχεδιασμένη και η ευθεία γραμμικής μεταβολής. Με την βοήθεια του παραπάνω διαγράμματος υπολογίζεται η εξίσωση της ευθείας γραμμικής μεταβολής η οποία έχει την μορφή y = ax + b. Ως y ορίζεται ο αριθμός των κρούσεων που καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (integral) για πρότυπα δείγματα, ως α η κλίση της ευθείας, ως χ η καθαρότητα του δείγματος (purity) και ως b το σημείο τομής της ευθείας με τον άξονα Οy. Έχοντας λοιπόν γνωστά σε κάθε πρότυπο δείγμα τα a, x και b μπορούμε να υπολογίζουμε την τιμή των κρούσεων του προτύπου με μεγάλη ακρίβεια. Στην συνέχεια αντικαθιστούμε την τιμή αυτή στην εξίσωση 14 C (προτύπου) 22

οπότε υπολογίζουμε την ζητούμενη ενεργότητα με μεγάλη ακρίβεια. iii) Διόρθωση λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης Μετά τον ακριβή υπολογισμό του υποβάθρου του μετρητή και της ενεργότητας του προτύπου έχουμε τον υπολογισμό της ηλικίας του δείγματος. Η ηλικία όμως αυτή που υπολογίζεται δεν είναι το τελικό μας αποτέλεσμα καθώς πρέπει να ληφθεί υπόψη και η ισοτοπική κλασμάτωση του άνθρακα (διαδικασία της διαφοροποίησης του φυσικών αναλογιών των ισοτόπων του άνθρακα κατά την απορρόφησή τους στους διάφορους ιστούς). Το φαινόμενο της ισοτοπικής κλασμάτωσης συμβολίζεται με δ 13 C, εκφράζεται σε ποσοστό επί τοις χιλίοις ( ) και δίνεται από την εξίσωση των Mook και Streyrman, 1978: δ δείγματος προτύπου Μεταξύ των τιμών δ 13 C και δ 14 C ισχύει η σχέση δ 14 C=2δ 13 C. Αυτό σημαίνει ότι αν η τιμή δ 13 C, που είναι σταθερή στο πέρασμα του χρόνου, διαφέρει μεταξύ δύο δειγμάτων, τότε η αρχική περιεκτικότητα τους σε 14 C θα πρέπει επίσης να διαφέρει κατά το διπλάσιο αυτής της ποσότητας. Η διορθωμένη τιμή της σχετικής ενεργότητας ενός δείγματος λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης δίνεται από την εξίσωση (Stuiver and Polach 1977, Mook and Streurman 1978, Gomer 1989): 14 C = 14 C δ Επομένως η διόρθωση της ηλικίας ΔΤ λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης υπολογίζεται από την εξίσωση ΔΤ = Τ Τ = -8033(ln 14 C ln 14 C) = -8033 ln ( 14 C / 14 C) = -8033 ln => ΔΤ= (25 + δ 13 C) χρόνια Η τελική συμβατική ηλικία ραδιοάνθρακα μετά τον ακριβή προσδιορισμό του υποβάθρου, του προτύπου και της διόρθωσης λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης δίνεται τελικά από τον τύπο (Gomer, 1989) : Ηλικία = - 8033 ln [ 14 C ] Η ηλικία αυτή μετριέται σε έτη πριν το παρόν (BP) ή αλλιώς έτη ραδιοάνθρακα. 23

Error (1 sigma) years Το σχήμα Α.13 δείχνει τα τυπικά σφάλματα που επιτυγχάνονται στις ηλικίες σε έτη 14 C (BP) για κανονικά δείγματα ρουτίνας στο εργαστήριο Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος». Όπως μπορεί να δει κανείς οι μετρήσεις γίνονται σήμερα με μία ακρίβεια που ξεκινάει από τα ± 15 χρόνια για ηλικίες μέχρι 4.000 χρόνια και δε ξεπερνάει τα ± 35 χρόνια σε ηλικίες ακόμη και μέχρι 14.000 χρόνων από σήμερα (BP) (Μανιάτης, 2011). 40 35 30 25 20 15 10 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Radiocarbon Age Σχήμα Α.13 Συνήθη σφάλματα που επιτυγχάνονται στις ηλικίες BP σε μετρήσεις ρουτίνας στο Εργαστήριο Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος». Όπως φαίνεται το σφάλμα είναι κάτω από ± 20 χρόνια για ηλικίες μέχρι περίπου 7.000 BP και κάτω από ±35 χρόνια μέχρι τις 13.000 χρόνια. (Μανιάτης, 2011) Α.7.1 Ηλικίες Ραδιοάνθρακα Όπως αναφέρεται παραπάνω ο υπολογισμός της ηλικίας ενός δείγματος βασίζεται στην εξίσωση Ηλικία = -8033 x ln( 14 C (δείγμα) / 14 C (πρότυπο) ) και εκφράζεται σε έτη ραδιοάνθρακα ή αλλιώς έτη πριν το παρόν (yrs BP). Η ηλικία αυτή ονομάζεται ηλικία ραδιοάνθρακα ή αλλιώς συμβατική ηλικία (radiocarbon date in years Before Present) και μας λέει ουσιαστικά πόσα χρόνια πριν το 1950 έζησε το δείγμα μας. Για να μπορούν οι ηλικίες ραδιοάνθρακα από διαφορετικά εργαστήρια να είναι διεθνώς συγκρίσιμες αλλά και επιστημονικά έγκυρες χρησιμοποιούνται οι παρακάτω παραδοχές- τιμές: 1. Οι ηλικίες μετρώνται σε χρόνια πριν το παρόν (Before Present- BP) όπου το παρόν είναι το 1950 AD. Το 1950 δεν επιλέχθηκε για κάποιον ιδιαίτερο λόγο παρά μόνο για να τιμήσει την χρονιά που ο Libby με τους Anderson και Arnold δημοσίευσαν τις πρώτες ηλικίες που είχαν υπολογιστεί με την μέθοδο του άνθρακα-14 (Higham and Petchey 2000). Και είναι σίγουρα πριν τις δόκιμες της ατομικής βόμβας στη ανώτερη ατμόσφαιρα που άλλαξε δραστικά την συγκέντρωση του 14 C. 24

2. Σαν χρόνος ημιζωής χρησιμοποιείται ο χρόνος που υπολογίστηκε από τον Libby και ισούται με 5568 ± 30 χρονιά. (Stuiver and Polach, 1977). Η απόφαση αυτή λήφθηκε στο «Fifth Radiocarbon Dating Conference» που έγινε στο Cambridge το 1962 και επαναεπικυρώθηκε το 1965 στο «3 H and 14 C Conference» στο Pullman της Washington (Bella et al., 1968). Στο συνέδριο του Cambridge υπολογίστηκε με μεγαλύτερη ακρίβεια ο χρόνος ημιζωής του 14 C σε 5730 ± 40 χρόνια (η τιμή αυτή είναι γνωστή σαν χρόνος ημιζωής του Cambridge) αλλά με επιστολή του Harry Godwin στο επιστημονικό περιοδικό Nature προτείνεται η χρήση του χρόνου ημιζωής του Libby μιας και περαιτέρω μετρήσεις αναμένεται να βελτιώσουν κι άλλο την τιμή αυτή (Godwin, 1962). 3. Σαν πρότυπο δείγμα χρησιμοποιείται κατόπιν διεθνούς συμφωνίας, οξαλικό οξύ (C 2 H 2 O 4 ) σε κρυσταλλική μορφή το οποίο έχει παρασκευαστεί από εκχύλισμα φυτών του έτους 1950 και φυλάσσεται στο National Institute of Standards and Technology (NIST) των ΗΠΑ. Το πρότυπο αυτό δείγμα αντιπροσωπεύει τη σταθερή συγκέντρωση του 14 C σ έναν ζωντανό οργανισμό μέχρι το 1950 (Μανιάτης, 2011). Το 95% της ενεργότητας του οξαλικού οξέος του έτους 1950 ισούται με την μετρημένη ενεργότητα ενός ξύλου του 1890. Το ξύλο αυτό αποτελεί το απόλυτο πρότυπο για την χρονολόγηση (absolute radiocarbon standard). Το 1890 επιλέχθηκε γιατί είναι πριν την βιομηχανική επανάσταση και τις συνέπειες της στην ατμόσφαιρα (c14dating.com, 2012). 4. Η διόρθωση της ηλικίας λόγω της ισοτοπικής κλασμάτωσης, με τον 13 C ισούται με το -25,0 (Higham and Petchey 2000). Τι ακριβώς ορίζουμε ως ισοτοπική κλασμάτωση περιγράφεται λεπτομερώς από τον Μανιάτη (2011): «Παρόλο ότι τα φυτά παίρνουν τον άνθρακά τους από την ατμόσφαιρα η συγκέντρωση του 14 C στους ιστούς τους μπορεί να είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από αυτήν στην ατμόσφαιρα. Αυτό συμβαίνει διότι κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης το άτομο του 14 C όντας κάπως μεγαλύτερο και βαρύτερο από αυτό του κοινού άνθρακα ( 12 C) συμπεριφέρεται διαφορετικά κατά την διάχυσή του μέσα από τις μεμβράνες και την διάλυση του στους υδρογονάνθρακες των φυτών. Οι διαφορές στην συγκέντρωση στα φυτά από την ατμόσφαιρα εξαρτάται από τον φωτοσυνθετικό μηχανισμό κάθε φυτού και το περιβάλλον η δε συγκέντρωσή του στους ιστούς των ζώων εξαρτάται από το τροφικό τους επίπεδο (φυτοφάγα, σαρκοφάγα, παμφάγα). Το ίδιο συμβαίνει σε μικρότερο βαθμό και στο άλλο σταθερό ισότοπο του άνθρακα, τον 13 C. Η διαδικασία αυτή της διαφοροποίησης του φυσικών αναλογιών των ισοτόπων του άνθρακα κατά την απορρόφησή τους στους διάφορους ιστούς ονομάζεται ισοτοπική κλασμάτωση». Περαιτέρω κλασμάτωση μεταξύ των ισοτόπων του άνθρακα εμφανίζεται στα οστά των ζώων και του ανθρώπου. Γενικά η κλασμάτωση μπορεί να είναι διαφορετική μεταξύ των διαφόρων ειδών των φυτών και ζώων ανάλογα με το είδος διατροφής και μεταβολισμού. Επειδή ο 14 C είναι ραδιενεργός και διασπάται δεν μπορεί να γνωρίζει κανείς, αν οποιαδήποτε μεταβολή στη συγκέντρωση του σ ένα παλαιό δείγμα οφείλεται στο χρόνο που έχει περάσει ή στη διαφορετική αρχική συγκέντρωση του, λόγω κάποιου ποσοστού κλασμάτωσης. Εκτίμηση του 25

αρχικού ποσοστού κλασμάτωσης σ ένα δείγμα μπορεί να επιτευχθεί με βάση την συγκέντρωση του 13 C. Ο 13 C είναι σταθερός και αν εμφανίζει κάποια κλασμάτωση σε σχέση με τον 12 C τότε αντίστοιχη κλασμάτωση θα υπήρχε σίγουρα και στον 14 C. Όλα τα υψηλής ακρίβειας εργαστήρια Ραδιοάνθρακα σήμερα χρησιμοποιούν τον 13 C για διόρθωση του 14 C σε κάθε δείγμα που χρονολογούν. Έχει βρεθεί ότι για κάθε 1 απόκλιση του λόγου 13 C/ 12 C σε ένα δείγμα από την φυσική σταθερή αναλογία αντιστοιχεί σε μία μεταβολή 16 χρόνια στην τελική ηλικία του δείγματος που προσδιορίζεται (Μανιάτης, 2011). 5. Η συγκέντρωση του 14 C στη βιόσφαιρα παραμένει σταθερή στο πέρασμα του χρόνου (Higham and Petchey 2000). Αν και είναι αποδεδειγμένο ότι η συγκέντρωση του άνθρακα στην ατμόσφαιρα δεν είναι σταθερή στο πέρασμα του χρόνου αλλά επηρεάζεται από διάφορους φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες ωστόσο αυτή η υπόθεση σε τούτο το στάδιο υπολογισμού της ηλικίας είναι αναγκαία για λόγους συνέπειας. Η διακύμανση της συγκέντρωσης λαμβάνεται υπόψη στο στάδιο της βαθμονόμησης, δηλαδή της μετατροπής της συμβατικής ηλικίας σε ημερολογιακή όπου απαιτείται η μέγιστη δυνατή ακρίβεια στους υπολογισμούς. Α.7.2 Ημερολογιακές Ηλικίες Οι συμβατικές ηλικίες είναι συστηματικές, επιστημονικά έγκυρες και διεθνώς συγκρινόμενες ηλικίες σε έτη άνθρακα-14 (BP) αλλά δεν αντιστοιχούν πάντα στις πραγματικές ημερολογιακές ηλικίες για δύο λόγους: α) επειδή η σύγκριση πάντα με το ίδιο πρότυπο προϋποθέτει ότι η αρχική συγκέντρωση του 14 C στην ατμόσφαιρα και επομένως σ ένα δείγμα θα πρέπει να είναι πάντοτε η ίδια, και β) επειδή ο χρόνος ημιζωής του 14 C που υπολογίστηκε από τον Libby (5568 χρόνια) και χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της ηλικίας διαφέρει από τον πραγματικό χρόνο (5730 χρόνια) (Μανιάτης 2011, radiocarbon web-info 2012). Είναι αποδεδειγμένο ότι η συγκέντρωση του 14 C δεν παρέμεινε σταθερή στο πέρασμα του χρόνου (Reimer et al., 2004). Τα αίτια των διακυμάνσεων του 14 C στην ατμόσφαιρα είναι οι αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο της γης, η μεταβολή της ηλιακής δραστηριότητας και οι αλλαγές στον κύκλο του άνθρακα (Taylor 1987, Damon and Sonett 1991). Όταν το μαγνητικό πεδίο είναι ισχυρό προασπίζει καλύτερα την γη από την κοσμική ακτινοβολία με συνέπεια την μείωση της παραγωγής 14 C στη ατμόσφαιρα ενώ όταν το μαγνητικό πεδίο είναι ασθενές τότε αυξάνεται η παραγωγή του 14 C στην ατμόσφαιρα (Bowman, 1990). Η έντονη δραστηριότητα ηλιακών κηλίδων σημαίνει ενδυνάμωση του μαγνητικού πεδίου άρα μείωση στην παραγωγή του 14 C και αντιστρόφως (Korff and Mendell 1980, Erdem 2004). Τα ηφαίστεια και κλιματολογικοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία είναι επίσης δυνατόν να επηρεάσουν την παραγωγή του 14 C στην ατμόσφαιρα (Erdem, 2004). 26

Σχήμα Α.14 Ετήσια μεταβολή του αριθμού των ηλιακών κηλίδων από το 1850-1930 (κάτω καμπύλη) και η αντίστοιχη μεταβολή του ρυθμού παραγωγής του άνθρακα -14 (πάνω καμπύλη) (Miyahara et al. 2008) Επίσης έντονες αλλαγές σημειώνονται τα τελευταία εκατοντάδες χρόνια όπου η συγκέντρωση του 14 C στην ατμόσφαιρα επηρεάζεται και από ανθρωπογενείς παράγοντες. Οι διακυμάνσεις που οφείλονται σε ανθρωπογενείς παράγοντες βρίσκουν την αιτία τους στην χρήση των ορυκτών καυσίμων (που εμπλούτισε με ανενεργό 14 C την ατμόσφαιρα) από τα μέσα του 17 ου αιώνα (fossil fuel effect) και στις πυρηνικές δοκιμές που ξεκίνησαν το 1945 και διήρκησαν έως το 1955 με αποτέλεσμα τον διπλασιασμό σχεδόν της ποσότητας του 14 C στην ατμόσφαιρα (Bomb effect) (Hua 2009, radiocarbon web-info 2012). Η ηλικία άνθρακα-14 που υπολογίζεται από τη μέτρηση (BP) μετατρέπεται σε πραγματική ημερολογιακή ηλικία (BC) (Before Christ) μέσα από μία παγκόσμια καμπύλη βαθμονόμησης. Η καμπύλη αυτή έχει δημιουργηθεί από δείγματα γνωστής ηλικίας με απόλυτη ακρίβεια. Τέτοια δείγματα γνωστής ηλικίας παρέχουν οι δακτύλιοι των δέντρων (κυρίως κωνοφόρων) τα οποία φτιάχνουν ένα δακτύλιο κάθε χρόνο. Τα πάχος του κάθε δακτυλίου εξαρτάται από το πόσο βροχερό (παχύς δακτύλιος) ή ξερό (λεπτός δακτύλιος) είναι το έτος. Ο συνδυασμός του πάχους των δακτυλίων, επειδή εξαρτάται από το κλίμα, είναι πολύ χαρακτηριστικός σε κάθε περίοδο σε μια περιοχή. Ξεκινώντας από τα δένδρα ενός δάσους που αυτά ζουν και πεθαίνουν για χιλιάδες χρόνια, μπορεί να συνδυάσει κανείς το πάχος των εσωτερικών δακτυλίων των νεότερων δένδρων με τους εξωτερικούς δακτυλίους παλιότερων δένδρων που η διάρκεια ζωής τους έχει κάποια επικάλυψη με τα νεότερα (Σχήμα Α.15). Έτσι μπορεί να δημιουργήσει μια συνεχή και απόλυτη σειρά δακτυλίων, η οποία να πηγαίνει χιλιάδες χρόνια πίσω και η ηλικία του κάθε δακτυλίου να είναι γνωστή με ακρίβεια έτους (Μανιάτης, 2011). 27

Σχήμα Α.15 Επικάλυψη συνδυασμού πάχους εσωτερικών δακτυλίων νεώτερων δένδρων με εξωτερικούς δακτυλίους παλαιοτέρων οδηγεί στον δημιουργία απόλυτης σειράς δακτυλίων με γνωστή ηλικία σε βάθος χρόνου (Μανιάτης, 2011) Χρησιμοποιώντας και συνδυάζοντας δακτυλίους από αιωνόβια δένδρα από την Καλιφόρνια, την Ιρλανδία, Γερμανία και Ιταλία έχει κατασκευαστεί σήμερα μία συνεχής και απόλυτη σειρά δακτυλίων, η οποία πηγαίνει πίσω 11.500 χρόνια. Η χρονολόγηση με άνθρακα-14 των δακτυλίων της σειράς αυτής ανά δέκα χρόνια έχει οδηγήσει στη σημερινή παγκόσμια καμπύλη βαθμονόμησης των ηλικιών του άνθρακα-14 μέσω της οποίας μετατρέπονται πλήρως οι ηλικίες BP που προκύπτουν από τη μέτρηση σε πραγματικές ημερολογιακές ηλικίες (Stuiver et al. 1993). Πέρα από τα 11.500 χρόνια, η καμπύλη συνεχίζεται με άλλα δείγματα γνωστής ηλικίας, όπως ετήσια στρώματα λιμνών (varves) της Σουηδίας, κοράλλια και άλλα, που φτάνουν μέχρι 20.000 χρόνια από σήμερα. Πέρα από το 20.000 δεν υπάρχει ολοκληρωμένη καμπύλη βαθμονόμησης αλλά γίνονται συστηματικές προσπάθειας και υπάρχουν δεδομένα μέχρι 45.000 χρόνια που δείχνουν κατά προσέγγιση την μεταβολή του 14 C σ αυτές τις περιόδους (Kitagawa and Van der Plicht, 1998) και βοηθούν στην ακριβέστερη χρονολόγηση παλαιολιθικών δειγμάτων (Mellars, 2006). Η βαθμονόμηση των ηλικιών του άνθρακα-14 συμπεριλαμβάνει όλες τις διακυμάνσεις του 14 C στην ατμόσφαιρα από διάφορες αιτίες για κάθε εποχή του παρελθόντος. Επιπλέον, διορθώνει και το θέμα της χρήσης, χάριν της διεθνούς ενοποίησης και της συγκρισιμότητας της παλιάς τιμής του χρόνου ημιζωής (Τ 1/2 ) του 14 C για τον υπολογισμό της ηλικίας (Μανιάτης, 2011). Ένα τμήμα της καμπύλης βαθμονόμησης παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα. Μπορούμε να δούμε την μορφή της καμπύλης βαθμονόμησης από το 50-1950 μχ. Η παχιά μαύρη γραμμή δείχνει τις μετρήσεις με την μέθοδο του άνθρακα -14 σε δακτυλίους δέντρων. Οι αχνές κάθετες γραμμές δείχνουν την τυπική απόκλιση των μετρήσεων αυτών. 28

Εικόνα Α.16 Τμήμα της καμπύλης βαθμονόμησης από το 50 1950 μ.χ. (Reimer et al. 2004) Αναφέραμε παραπάνω ότι η συγκέντρωση του άνθρακα -14 στην ατμόσφαιρα μεταβάλλεται και λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων. Εκτός από την χρήση των ορυκτών καυσίμων από τον άνθρωπο η οποία εμπλούτισε την ατμόσφαιρα με μεγάλες ποσότητες ανενεργού CO 2 οι πυρηνικές δοκιμές που ξεκίνησαν το 1945 και διήρκησαν έως το 1955 είχαν ως αποτέλεσμα τον διπλασιασμό σχεδόν της ποσότητας του 14 C στην ατμόσφαιρα (Bomb effect). Για να μπορέσουν να υπολογιστούν δείγματα που προέρχονται από αυτήν την χρονική περίοδο έχουν κατασκευαστεί ειδικές καμπύλες βαθμονόμησης. Οι καμπύλες αυτές δημιουργήθηκαν με βάση την μεταβολή της συγκέντρωσης του 14 C στην ατμόσφαιρα την συγκεκριμένη στιγμή και τον συγκεκριμένο τόπο. Οι μεταβολές αυτές παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα. 29

Σχήμα Α.17 (a) τοπικές καμπύλες 14C στην τροπόσφαιρα για την περίοδο 1955 2001μΧ για 4 διαφορετικές ζώνες. (βόρειο ημισφαίριο ΝΗ1, ΝΗ2, ΝΗ3 και στο νότιο ημισφαίριο SΗ). (b) οι 4 ζώνες στις οποίες ομαδοποιήθηκαν τα δεδομένα του διαγράμματος (Hua and Barbetti, 2004). Τα διαγράμματα αυτά αναφέρονται σε ημερομηνίες μετά το 1950. Ολοκληρώνοντας και την διαδικασία της βαθμονόμησης, την μετατροπή δηλαδή των ηλικιών ραδιοάνθρακα σε ημερολογιακές ηλικίες με την χρήση κατάλληλων καμπύλων, τα αποτελέσματα μας είναι ολοκληρωμένα και έτοιμα για χρήση. 30

Α.8 Κοσμική Ακτινοβολία Α.8.1 φύση και προέλευση Με τον όρο Κοσμική ακτινοβολία εννοούμε σωματίδια πολύ υψηλών ενεργειών που προέρχονται από εξωγήινες πηγές (γαλαξιακές και εξωγαλαξιακές) και από όλες τις διευθύνσεις του διαστήματος (Χριστοπούλου 2009, Λιόλιος 2002). Η ακτινοβολία αυτή μελετήθηκε συστηματικά για πρώτη φορά από τον Hess, το 1912, ο οποίος έκανε λόγο για μια «άγνωστη ακτινοβολία, εξαιρετικά διεισδυτική, η οποία εισέρχεται στην ατμόσφαιρα από ψηλά». Το 1926 η άγνωστη αυτή ακτινοβολία ονομάστηκε από τους Millican και Cameron «κοσμική ακτινοβολία» (Dorman, 2004). Η κοσμική ακτινοβολία μπορεί να προέρχεται είτε από τον ήλιο (ενέργεια έως και μερικά GeV), είτε από τον γαλαξία μας (αρκετά πιο μεγάλη ενέργεια από 10 GeV), είτε τελικά και έξω από τον γαλαξία μας (ενέργεια κοντά στα 10 12 GeV). Η πρωτογενής κοσμική ακτινοβολία που παρατηρείται έξω από την μαγνητόσφαιρα της γης είναι κυρίως γαλαξιακής προέλευσης. Δεν αποκλείεται βέβαια η εξωγαλαξιακή προέλευση για την κοσμική ακτινοβολία των πολύ υψηλών ενεργειών 10 20-10 21 ev (Dorman, 2004). Οι κύριες πηγές της γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας σύμφωνα με τους Ginsburg & Syrovatskii (1971) είναι: 1) οι σταθεροί αστέρες - ήλιος, 2) οι καινοφανείς - υπερκαινοφανείς αστέρες (Novae- Supernovae), 3) οι αστέρες εκλάμψεων παλλόμενοι αστέρες και 4) η διαστρική ύλη. Η κοσμική ακτινοβολία που φτάνει στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας περιλαμβάνει όλα τα είδη σωματιδίων αστρικής και διαστρικής προέλευσης (πρωτογενής κοσμική ακτινοβολία). Τα πρωτόνια αποτελούν το 85% της κοσμικής ακτινοβολίας ενώ το 12% είναι σωματίδια α. Το υπόλοιπο 3% αποτελείται κυρίως από πυρήνες στοιχείων όλου του περιοδικού πίνακα με πιθανότητα όμως που μειώνεται δραστικά με το Ζ των πυρήνων. Εκτός από τους γυμνούς πυρήνες οι οποίοι δημιουργούνται στο εσωτερικό των αστέρων (πλην των πολύ ελαφρών H, He, Li, Be, B), στην κοσμική ακτινοβολία υπάρχουν και πολλά άλλα σταθερά και μη σωματίδια που παράγονται από την αλληλεπίδραση των πυρήνων μεγάλης ενέργειας με τη μεσοαστρική ύλη κατά τη διαδρομή τους από την πηγή τους μέχρι τη γη. Τέτοια είναι τα ηλεκτρόνια, τα αντιπρωτόνια, τα ποζιτρόνια αλλά και πυρήνες Li, Be, B. Τα μόνα σωματίδια που λείπουν είναι τα βραχύβια, επειδή διασπώνται πριν προλάβουν να φτάσουν στη γη, π.χ. τα νετρόνια. Τέλος, υπάρχουν και πλήθος αφόρτιστων σωματιδίων, όπως τα νετρίνα και τα φωτόνια γ με εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, αλλά ενδεχομένως και άλλα πιο εξωτικά σωματίδια (τα σωματίδια σκοτεινής ύλης ) των οποίων όμως η ανίχνευση δεν έχει ακόμη επιτευχθεί (Λιόλιος 2002). Τα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας ή αλλιώς η πρωτογενής κοσμική ακτινοβολία που φτάνουν στην Γη έχουν καταμετρηθεί οπότε το ενεργειακό φάσμα τους είναι στην διάθεσή μας. 31

Σχήμα Α.18 ενεργειακό φάσμα της κοσμικής ακτινοβολίας που φτάνει στην γη, όπου με ροζ χρώμα είναι σημειωμένη η περιοχή «γόνατο» (valdostamuseum.org, 2005) Η αλλαγή στην κλίση του φάσματος στην περιοχή 10 15-10 18 ev, η οποία καλείται περιοχή γόνατο δεν έχει ακόμη εξηγηθεί πλήρως. Κατά τον Weeks (1969) η μεταβολή αυτή οφείλεται σε δύο διαφορετικές πηγές των κοσμικών ακτινών π.χ. μια γαλαξιακή και μία εξωγαλαξιακή. Κατά τους ερευνητές του Pierre Auger Observatory η αλλαγή αυτή οφείλεται στην αλλαγή της σύστασης της κοσμικής ακτινοβολίας. Αυξανόμενης της ενέργειας των κοσμικών σωματίων τα ελαφρύτερα μπορούν και διαφεύγουν ευκολότερα και έτσι έχουμε μια σύσταση με βαριά σωμάτια πλέον. Επίσης τα 5x10 18 ev χαρακτηρίζονται σαν το όριο για την μετάβαση από την γαλαξιακή προέλευση της ακτινοβολίας στην εξωγαλαξιακή (auger.physics.wisc.edu, 2012). Το συνολικό ποσό της ύλης που καταφθάνει στην γη ως κοσμική ακτινοβολία υπολογίζεται ότι είναι της τάξης του 1 Kg/έτος με συνολική ισχύ, λόγω της μεγάλης ενέργειας, 10 Watt/Km 2 (Λιόλιος 2002). Τα κοσμικά σωμάτια αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα με ηλεκτρομαγνητικές και με ισχυρές δυνάμεις. Λόγω των ισχυρών αλληλεπιδράσεων κατά την πρόσκρουση των σωματιδίων πάνω σε πυρήνες των συστατικών της ατμόσφαιρας, δηλαδή του Ν και Ο, παράγονται πλήθος δευτερογενή σωματίδια υψηλής ενέργειας (πιόνια, πρωτόνια, νετρόνια, καόνια και ασταθείς πυρήνες). Τα δευτερογενή σωματίδια που παράγονται κατά την πρόσκρουση αλληλεπιδρούν και αυτά ισχυρά με τους πυρήνες της ατμόσφαιρας και παράγουν νέα δευτερογενή σωματίδια σε μεγαλύτερο αριθμό. Αν είναι ασταθή, τελικά διασπώνται σε άλλα σωματίδια. Αποτέλεσμα όλων αυτών είναι ότι ο αριθμός των δευτερογενών 32

σωματιδίων πολλαπλασιάζεται, με ταυτόχρονη μείωση της ενέργειάς τους, έως ότου αυτή να γίνει τόσο μικρή ώστε να μην μπορούν να παράγουν νέα σωματίδια. Η εναπομένουσα ενέργεια απορροφάται από την ατμόσφαιρα με ιονισμούς και διεγέρσεις. Τα κοσμικά σωματίδια υψηλών ενεργειών μπορούν να παράγουν έτσι μικρούς αλλά και πολύ μεγάλους καταιγισμούς από δευτερογενή σωματίδια τα οποία φτάνουν με πολύ μεγάλη ενέργεια μέχρι το έδαφος (air shower). Το σύνολο των δευτερογενών σωματιδίων το ονομάζουμε δευτερογενή κοσμική ακτινοβολία και είναι αυτά που μετράμε στην επιφάνεια της γης (Λιόλιος 2002). Σχήμα Α.19 σχηματική απεικόνιση ηλεκτρομαγνητικού καταιγισμού (http://hawc.umd.edu, 2011) Ο καταιγισμός αυξάνεται και στην συνέχεια μειώνεται κατά την διαδρομή του στην ατμόσφαιρα. Μόνο εκτεταμένοι καταιγισμοί που ξεκίνησαν με ενέργεια 10 14 ev θα καταφέρουν να φτάσουν στο έδαφος (physics.adelaide.edu.au, 2012). Από τα πρωτογενή κοσμικά σωματίδια, δεν φτάνει σχεδόν κανένα στο έδαφος (Λιόλιος 2002). Αναφορικά με τα νετρόνια που καταγράφονται στην ατμόσφαιρα αυτά μπορεί να είναι είτε ατμοσφαιρικά είτε ηλιακά. Τα ατμοσφαιρικά νετρόνια παράγονται από την αλληλεπίδραση των αδρονίων της κοσμικής ακτινοβολίας με τους πυρήνες της ατμόσφαιρας. Τα ηλιακά νετρόνια φτάνουν στην ατμόσφαιρα από τον ήλιο. Τα νετρόνια αυτά απορροφούνται από πυρήνες 14 Ν και δημιουργούν τον ραδιενεργό άνθρακα -14 (Λιόλιος 2002). Τα κύρια συστατικά της δευτερογενούς κοσμικής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα είναι πρωτόνια και ηλεκτρόνια από τις διασπάσεις των ουδέτερων 33

μεσονίων, μιόνια και νετρίνο από τις διασπάσεις των φορτισμένων μεσονίων. Στην επιφάνεια της γης βρίσκονται σε περίσσεια μιόνια τα οποία παράγονται ψηλά στην ατμόσφαιρα όπως έχουμε ήδη αναφέρει (περίπου στα 15 Κm), και σε λιγότερο βαθμό ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια και φωτόνια από διασπάσεις ουδέτερων ή φορτισμένων μεσονίων και πρωτόνια. Στο έδαφος μπορούν να εισχωρήσουν σε αξιόλογα βάθη μόνο μιόνια και νετρίνο. Τα μιόνια παράγουν ροές φωτονίων, ηλεκτρονίων και αδρονίων. Α.8.2 Ένταση της πρωτογενούς κοσμικής ακτινοβολίας Η ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας, πρωτογενούς ή δευτερογενούς, στην ατμόσφαιρα της γης εξαρτάται από τους παρακάτω παράγοντες. Υπάρχει σημαντική αντισυσχέτιση μεταξύ της ηλιακής δραστηριότητας (η οποία ακολουθεί έναν ενδεκαετή κύκλο διαμόρφωσης) και της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας με ενέργεια μικρότερη ή περίπου ίση με 10 GeV (Nakamura et al., 2011). Αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το μαγνητικό πεδίο του ήλιου, το οποίο είναι ισχυρότερο κατά το μέγιστο των ηλιακών κηλίδων, προασπίζει τότε ισχυρότερα τη γη σκεδάζοντας τις κοσμικές ακτίνες χαμηλής ενέργειας (Λιόλιος 2002). Σχήμα Α.20 Μεταβολή της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας και της μηνιαίας ηλιακής δραστηριότητας σύμφωνα με το Germany Cosmic Ray Monitor in Kiel (GCRM) και το NOAA National Geophysical Data Center (NGDC). Η υψηλή ηλιακή δραστηριότητα σχετίζεται με χαμηλή ένταση κοσμικής ακτινοβολίας και αντίστροφα. Τελευταίος μήνας στο διάγραμμα είναι ο Αύγουστος του 2009 για το GCRM και ο Οκτώβριος του 2009 για το NGDC (climate4you.com, 2012). 34

Επίσης η ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας που φτάνει στην γη επηρεάζεται και από το μαγνητικό πεδίο της γης. Τα κοσμικά σωματίδια, τα οποία ως επί το πλείστον είναι φορτισμένα σωματίδια, ακολουθούν πολύπλοκες τροχιές λόγω του μαγνητικού πεδίου της γης. Σωματίδια που κατευθύνονται προς τους μαγνητικούς πόλους της γης, επειδή έχουν τροχιά σχεδόν παράλληλη με τις δυναμικές γραμμές, μπορούν να πλησιάσουν πιο εύκολα την ατμόσφαιρα και έτσι στους πόλους Σχήμα Α.21 Το μαγνητικό πεδίο της γης ανιχνεύονται περισσότερα σωματίδια από ότι στα μικρότερα γεωγραφικά πλάτη (Λιόλιος 2002). Επομένως η ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας της τάξης των GeV εξαρτάται τόσο από τον τόπο όσο και από τον χρόνο (Nakamura et al. 2011). Α.8.3 Ένταση της δευτερογενούς κοσμικής ακτινοβολίας Η δευτερογενής ακτινοβολία στο επίπεδο της θάλασσας οφείλεται στους ατμοσφαιρικούς καταιγισμούς. Το κύριο συστατικό της είναι τα μιόνια, τα οποία είναι προϊόντα διάσπασης πιονίων και καονίων σε μεγάλα ύψη. Η ένταση της δευτερογενούς συνιστώσας της κοσμικής ακτινοβολίας στο επίπεδο της θάλασσας επηρεάζεται από την ατμοσφαιρική πίεση, τον κύκλο του ήλιου, της ηλιακές εκλάμψεις, την επίδραση του μαγνητικού πεδίου κ.α. (Mok and Cheng, 2000). Η επίδραση της πίεσης υποδεικνύει την εξάρτηση της κοσμικής ακτινοβολίας από την διακύμανση της πυκνότητας του αέρα στην ατμόσφαιρα (Olbert, 1953). Παρατηρείται αντισυσχέτιση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας με την ένταση των μ-μεσονίων στο επίπεδο της θάλασσας η οποία πρέπει να οφείλεται στην συστολή και διαστολή της ατμόσφαιρας με την θερμοκρασία. Συγκεκριμένα, αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της έντασης των μ-μεσονίων στο επίπεδο της στάθμης της θάλασσας. Κάθε μ- μεσόνιο παράγεται σε συγκεκριμένο ατμοσφαιρικό ύψος και πρέπει να διανύσει την απόσταση από το ύψος παραγωγής του μέχρι το σημείο ανίχνευσής του. Το ύψος παραγωγής των περισσοτέρων μιονίων βρίσκεται στο επίπεδο που η πίεση είναι ίση με 100 mbar (Blackett, 1938). Η διαστολή της ατμόσφαιρας με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την απόσταση των 100 mbar από την επιφάνεια της γης και επομένως αυξάνει την πιθανότητα της διάσπασης των μιονίων κατά την διαδρομή (Olbert, 1953). Αυτές οι διακυμάνσεις στην ένταση ονομάζονται «εποχιακές μεταβολές». 35

Υπάρχουν επίσης και ημερήσιες μεταβολές στην κοσμική ακτινοβολία οι οποίες ονομάζονται στην βιβλιογραφία «μεταβολές ημέρας - νύχτας». Οι Mok και Cheng, 2000, προσπαθώντας να κατανοήσουν τις μεταβολές αυτές παρατήρησαν λιγότερους παλμούς κοσμικής ακτινοβολίας την ημέρα από ότι την νύχτα κατά 3-4%. 36

Y : Υπόβαθρο (κρούσεις ανά λεπτό) cpm) Β. Πειραματική Επεξεργασία B.1 Διερεύνηση της συσχέτισης της κοσμικής ακτινοβολίας με το υπόβαθρο των αναλογικών απαριθμητών 14 C Β.1.1 Ορισμός του Υπό Μελέτη Προβλήματος Στην παράγραφο που περιγράφεται λεπτομερώς ο υπολογισμός της ηλικίας ραδιοάνθρακα του δείγματος αναφέρεται ότι για κάθε δείγμα η τιμή του υποβάθρου υπολογίζεται μέσα από την συσχέτιση του υποβάθρου με την κοσμική ακτινοβολία (παράγραφος A.7.1). Οι συσχετίσεις αυτές για μικρά χρονικά διαστήματα και συνεχώς ανανεωνόμενες συνεισφέρουν στην υψηλή ακρίβεια των υπολογιζόμενων ηλικιών. Για να μπορέσει να μετρηθεί το υπόβαθρο των μετρητών χρησιμοποιούνται μόνο δείγματα background, δηλαδή δείγματα που περιέχουν μόνο ανενεργό CO 2 έτσι ώστε ο μετρητής του δείγματος να καταγράφει μόνο κρούσεις που οφείλονται στο υπόβαθρο των μετρητών. Η συσχέτιση του υποβάθρου με την κοσμική ακτινοβολία έχει παρατηρηθεί και τεκμηριωθεί. Ένα τέτοιο παράδειγμα συσχέτισης παρουσιάζεται στα παρακάτω διαγράμματα όπου βλέπουμε για τον μετρητή 4 και τον μετρητή 9 του εργαστηρίου τις κρούσεις του υποβάθρου όπως καταγράφονται στον μετρητή του δείγματος, ο οποίος λειτουργεί σε αντιταυτοχρονισμό με τον μετρητή της κοσμικής ακτινοβολίας, σε συνάρτηση με τις κρούσεις τις κοσμικής ακτινοβολίας. Τα διαγράμματα παρουσιάζουν μετρήσεις ενός έτους. Σχήμα Β.1.1α Διάγραμμα υποβάθρου του μετρητή 4 σε σχέση με τα εισερχόμενα σωματίδια από εξωτερικές πηγές για δείγματα ανενεργού CO 2 (background) στον Μ4 από 4/2011-4/2012 X : Εισερχόμενα σωματίδια ανά λεπτό σε ταυτοχρονισμό με τον Guard (κοσμική ακτινοβολία Tnet) 37

Y : Υπόβαθρο (κρούσεις ανά λεπτό) ))cpm) X : Εισερχόμενα σωματίδια ανά λεπτό σε ταυτοχρονισμό με τον Guard (κοσμική ακτινοβολία Tnet) Σχήμα Β.1.1β Διάγραμμα του υποβάθρου του μετρητή 9 σε σχέση με τα εισερχόμενα σωματίδια από εξωτερικές πηγές για νεκρά δείγματα (background) στον μετρητή 9 από 4/2011-4/2012 Στα διαγράμματα (Σχήμα Β.1.1α και Β.1.1β) αποτυπώνονται όλα τα δείγματα Background που μετρήθηκαν στους μετρητές του εργαστηρίου σε διάστημα 1 έτους, από τον Απρίλιο του 2011 έως τον Απρίλιο του 2012. Στο Σχήμα α φαίνεται το διάγραμμα που αντιστοιχεί στον μετρητή 4, ο οποίος είναι για μικρά δείγματα (3,014g CO 2 ) και στο Σχήμα β το διάγραμμα που αντιστοιχεί στον μεγάλο μετρητή 9, ο οποίος είναι για μεγάλα δείγματα (8,470g CO 2 ). Παρατηρώντας τα δυο διαγράμματα εύκολα μπορεί να διαπιστώσει κανείς ότι έχουμε δύο ομάδες σημείων. Οι δύο αυτές ομάδες θα μπορούσαν να προσεγγιστούν από 2 διαφορετικές ευθείες γραμμικής μεταβολής οι οποίες θα είχαν διαφορετική κλίση μεταξύ τους. Οι δύο αυτές ομάδες αντιστοιχούν σε δύο διαφορετικές περιόδους του έτους: η 1 η από Οκτώβριο έως Απρίλιο, την οποία χάριν συντομίας μπορούμε να αποκαλούμε χειμερινή περίοδο και η 2 η από Μάιο έως Σεπτέμβριο, την οποία αποκαλούμε θερινή περίοδο. Το φαινόμενο αυτό παρατηρήθηκε από τότε που ξεκίνησαν να συλλέγονται τα δεδομένα από τους μετρητές. Το μεγαλύτερο πρόβλημα που δημιουργείται από την αλλαγή αυτή στην συμπεριφορά του υποβάθρου κατά την εναλλαγή των εποχών είναι η καθυστέρηση στην μέτρηση των αρχαιολογικών δειγμάτων εξ αιτίας των συνεχόμενων μετρήσεων δειγμάτων background. Επειδή το υπόβαθρο αλλάζει συμπεριφορά περίπου τον Μάιο 38

και τον Οκτώβριο κάθε έτους τις περιόδους αυτές πρέπει να μετρώνται πολλά δείγματα background για να υπάρχουν αρκετά δεδομένα για την δημιουργία των διαγραμμάτων background-κοσμική ακτινοβολία και κατά συνέπεια να υπολογίζεται η τιμή του υποβάθρου με ακρίβεια. Οι μετρήσεις όμως αυτές είναι πολύ χρονοβόρες (κάθε μέτρηση διαρκεί 3-4 μέρες) με αποτέλεσμα να καθυστερεί η μέτρηση των αρχαιολογικών δειγμάτων. Γι αυτό μέσα από την μελέτη του φαινομένου γίνεται διερεύνηση της πιθανότητας πρόβλεψης της συμπεριφοράς του υποβάθρου. Μέσα από την πρόβλεψη θα μπορεί να χρησιμοποιείται η τιμή του υποβάθρου κατευθείαν και έτσι δεν θα καθυστερούν οι μετρήσεις των δειγμάτων του εργαστηρίου. Στα πλαίσια της διερεύνησης αυτής μελετήθηκαν οι εποχιακές μεταβολές της κοσμικής ακτινοβολίας, η εξάρτηση της κοσμικής ακτινοβολίας από την πίεση καθώς και η εξάρτηση του υποβάθρου από την κοσμική ακτινοβολία. Όλα τα διαγράμματα που ακολουθούν έχουν κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας τις καταγραφές των μετρητών του εργαστηρίου και του συστήματος καταγραφής των ατμοσφαιρικών παραμέτρων που βρίσκεται στον ίδιο χώρο. Επιλέχθηκαν οι μετρητές 4 και 9 οι οποίοι έχουν ακριβώς τις ίδιες διαστάσεις (διάμετρος 5 cm μήκος 1 m) αλλά χρησιμοποιούνται για δείγματα διαφορετικής μάζας (ο 4 για 3,014 g και ο 9 για 8,470g) και άρα πίεσης λειτουργίας. Οι τιμές που χρησιμοποιήθηκαν αφορούν μόνο τα δείγματα «νεκρού» διοξειδίου του άνθρακα που εισάγονται στους μετρητές κατά τακτά χρονικά διαστήματα για την μέτρηση του υποβάθρου (Background). Οι συγκεκριμένες μετρήσεις που χρησιμοποιήθηκαν έγιναν από τον Ιανουάριο του 2005 έως και τον Ιούνιο του 2011. B.1.2 Εποχιακές μεταβολές της κοσμικής ακτινοβολίας Στο σχήμα Β.1.2 φαίνονται οι μεταβολές στην ένταση των καταγραφόμενων σωματίων ανά λεπτό που εισέρχονται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) του συστήματος μέτρησης σε συνάρτηση με την ημερομηνία και σχετίζονται άμεσα με την κοσμική ακτινοβολία (παράγραφος Α.8) που φθάνει στο υπόγειο σύστημα των μετρητών. 39

1/7/2004 1/1/2005 1/7/2005 1/1/2006 1/7/2006 1/1/2007 1/7/2007 1/1/2008 1/7/2008 1/1/2009 1/7/2009 1/1/2010 1/7/2010 1/1/2011 1/7/2011 1/1/2012 Guard (counts/min) 3550 M4 Bg samples 3500 3450 3400 3350 3300 3250 3200 Date Σχήμα Β.1.2 Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος (Guard) που καταγράφεται στον μετρητή 4 σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date) από το 2005 μέχρι το 2011. Από το παραπάνω διάγραμμα παρατηρεί κανείς ότι η ακτινοβολία που φτάνει και καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή Guard του συστήματος μέτρησης παρουσιάζει ελάχιστα κατά τους θερινούς μήνες και πιο συγκεκριμένα γύρω στον Αύγουστο κάθε έτους. Τα μέγιστα της ακτινοβολίας παρουσιάζονται κατά τους χειμερινούς μήνες και πιο συγκεκριμένα γύρω στον Φεβρουάριο κάθε έτους. Η εξήγηση του φαινομένου αυτού βρίσκεται στην αντισυσχέτιση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας με την ένταση των μ-μεσονίων στο επίπεδο της θάλασσας (παράγραφος Α.8.3). Όπως έχουμε ήδη αναφέρει η κοσμική ακτινοβολία που φτάνει στο έδαφος μεταβάλλεται κατά την διάρκεια ενός έτους. Η μέγιστη τιμή της παρουσιάζεται τους χειμερινούς μήνες και η ελάχιστη τους θερινούς. Κατά τους χειμερινούς μήνες η θερμοκρασία μειώνεται και κατά συνέπεια το επίπεδο των 100 mbar (το επίπεδο παραγωγής των μιονίων της κοσμικής ακτινοβολίας) έρχεται πιο κοντά στην επιφάνεια της γης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα μιόνια να διανύουν μικρότερη διαδρομή οπότε η πιθανότητα να αλληλεπιδράσουν με άλλα σωμάτια της ατμόσφαιρας μειώνεται και πολλά από αυτά φτάνουν στην γη. Αντίθετα το καλοκαίρι που η θερμοκρασία αυξάνεται το επίπεδο των 100 mbar συναντάται ψηλότερα στη ατμόσφαιρα και έτσι αυξάνεται η διαδρομή που έχουν να διανύσουν τα μιόνια. Επομένως ο αριθμός των μιονίων που φτάνει στη γη μειώνεται. Το φαινόμενο αυτό καταγράφεται στους μετρητές και εύκολα αναγνωρίζεται στα παραπάνω και παρακάτω διαγράμματα. 40

Πέραν όμως από τις εποχιακές μεταβολές παρατηρείται γενική αύξηση από το 2004 έως το 2009 και μετά το 2009 παρουσιάζεται πτώση των τιμών της (η καμπύλη των μέσων τιμών). Η μεταβολή αυτή οφείλεται στην εξάρτηση της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας από τον 11ετή κύκλο του ήλιου. Στο διάγραμμα αυτό βλέπουμε τον τελευταίο κύκλο του ηλίου που πραγματοποιείται μεταξύ του 2001-2012 και το ελάχιστο των ηλιακών κηλίδων που καταγράφηκε το 2009. Άρα το μέγιστο που παρατηρούμε εμείς στο διάγραμμά μας οφείλεται στο ελάχιστο των ηλιακών κηλίδων του 2009 (σχήμα Β.1.3). Σχήμα Β.1.3 Καθημερινές παρατηρήσεις του αριθμού των ηλιακών κηλίδων από τον Ιανουάριο του 1977 σύμφωνα με το Solar Influences Data Analysis Center (SIDC). Η μπλε γραμμή απεικονίζει τον ημερήσιο αριθμό των ηλιακών κηλίδων ενώ η γκρι γραμμή δείχνει τον ετήσιο μέσο όρο. Τελευταία ημέρα απεικόνισης 30 Απριλίου 2012 (climate4you.com, 2012). Στα παρακάτω διαγράμματα Β.1.4α και Β.1.4β βλέπουμε άμεσα την αντίστροφη εξάρτηση της κοσμικής ακτινοβολίας (Tnet) που εισέρχεται και καταγράφεται στους μετρητές 4 και 9 κατά την διάρκεια μετρήσεων δειγμάτων θορύβου (background) από την θερμοκρασία της ατμόσφαιρας. Η αντισυσχέτιση μεταξύ της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας είναι σαφώς τεκμηριωμένη και όπως φαίνεται τα μέγιστα της θερμοκρασίας (Ιούλιος-Αύγουστος) αντιστοιχούν σε ελάχιστα της έντασης της κοσμικής, ενώ τα ελάχιστα της θερμοκρασίας (Ιανουάριο-Φεβρουάριο) αντιστοιχούν στα μέγιστα της κοσμικής. 41

1/7/2004 1/1/2005 1/7/2005 1/1/2006 1/7/2006 1/1/2007 1/7/2007 1/1/2008 1/7/2008 1/1/2009 1/7/2009 1/1/2010 1/7/2010 1/1/2011 1/7/2011 1/1/2012 Tnet (counts/min) TAmb (C) 1/7/2004 1/1/2005 1/7/2005 1/1/2006 1/7/2006 1/1/2007 1/7/2007 1/1/2008 1/7/2008 1/1/2009 1/7/2009 1/1/2010 1/7/2010 1/1/2011 1/7/2011 1/1/2012 Tnet (counts/min) TAmb (C) M4 BG samples 30 20 10 0 315 310 305 300 295 290 285 Date Σχήμα Β.1.4α Μεταβολή της εξωτερικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος (TAmb) και των κρούσεων ταυτοχρονισμού (Tnet) ανά λεπτό που καταγράφονται στον μετρητή 4 σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date) από το 2005 μέχρι το 2011. Date 30 M9 BG samples 20 10 0 Date 315 310 305 300 295 290 285 Date Σχήμα Β.1.4β Μεταβολή της εξωτερικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος (TAmb) και των κρούσεων ταυτοχρονισμού (Tnet) ανά λεπτό που καταγράφονται στον μετρητή 9 σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date) από το 2005 μέχρι το 2011. 42

Tnet (counts/min) Guard (counts/min) Στα διαγράμματα αυτά μπορεί κανείς να παρατηρήσει και την ενδεκαετή διακύμανση των ηλιακών κηλίδων (σχήμα Β1.3). Η παράμετρος Tnet αντιστοιχεί στην ακτινοβολία περιβάλλοντος που φτάνει στον μετρητή του δείγματος (παράγραφος Α.5) ο οποίος καταγράφει κρούσεις σε ταυτοχρονισμό με τον μετρητή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος (Guard). Η επίδραση της μεταβολής του αριθμού των ηλιακών κηλίδων φαίνεται από την αυξητική τάση του μέσου όρου των μετρήσεων έως το 2009 και στην έπειτα μείωση του. Στα επόμενα διαγράμματα παρουσιάζεται η μεταβολή της καταγραμμένης κοσμικής ακτινοβολίας σε συνάρτηση με την θερμοκρασία της ατμόσφαιρας. Παρουσιάζονται και για τους 2 μετρητές (4 και 9) οι τιμές του μετρητή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος (Guard) καθώς και των κρούσεων ταυτοχρονισμού (Tnet) που καταγράφονται στους μετρητές δείγματος σε συνάρτηση με την θερμοκρασία. Η πτώση της έντασης των καταγραφομένων σωματιδίων της κοσμικής στον μετρητή Guard και ανάλογα στον μετρητή δείγματος με την αύξηση της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας είναι φανερή. 3500 M4 BG samples 3400 3300-5 0 5 10 15 20 25 30 35 310 300 290-5 0 5 10 15 20 25 30 35 TAmb (C) Σχήμα Β.1.5α Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) και τον μετρητή του δείγματος (Tnet) σε συνάρτηση με την εξωτερική θερμοκρασία (TΑmb) για τον μετρητή 4 από το 2005 μέχρι το 2011 43

Tnet (counts/min) Guard (counts/min) 3500 M9 BG samples 3400 3300-5 0 5 10 15 20 25 30 35 310 300 290-5 0 5 10 15 20 25 30 35 TAmb (C) Σχήμα Β.1.5β Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) και τον μετρητή του δείγματος (Tnet) σε συνάρτηση με την θερμοκρασία (TΑmb) για τον μετρητή 9 από το 2005 μέχρι το 2011 Ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι τους χειμερινούς μήνες και σε περιβαλλοντικές θερμοκρασίες κάτω από περίπου 15 ο C παρουσιάζεται αυξημένη διασπορά των σημείων η οποία οφείλεται στις πιο έντονες διακυμάνσεις της ατμοσφαιρικής πίεσης (βαρομετρικά χαμηλά και υψηλά) οι οποίες επηρεάζουν την ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας που φτάνει στην γη (βλέπε επόμενη παράγραφο). Αντίθετα το καλοκαίρι δεν παρατηρούνται τόσο έντονες μεταβολές στην πίεση κι αυτός είναι ένας λόγος που δεν έχουμε την δυνατότητα να παρατηρούμε τόσο μεγάλη διασπορά στις τιμές της κοσμικής ακτινοβολίας τους θερινούς μήνες. Β.1.3 Συσχέτιση της κοσμικής ακτινοβολίας με την πίεση Η εξάρτηση της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας από την ατμοσφαιρική πίεση απορρέει από το φαινόμενο της απορρόφησης των μεσονίων από την μάζα της ατμόσφαιρας, που αυξάνεται αυξανόμενης της πίεσης και που εντείνεται εξ αιτίας της πεπερασμένης ζωής των μεσονίων (Thambyahpillai, 1975). Το φαινόμενο αυτό είναι τοπικής εμβέλειας και δεν σχετίζεται με το ύψος παραγωγής των μεσονίων δηλαδή την στάθμη των 100 mbar. Η εξάρτηση αυτή δεν φαίνεται καθαρά στα παρακάτω διαγράμματα που παρουσιάζουν την χρονική μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης (Apress) και των κρούσεων ταυτοχρονισμού (Tnet) του μετρητή του δείγματος σε συνάρτηση με τον χρόνο. 44

1/7/2004 1/1/2005 1/7/2005 1/1/2006 1/7/2006 1/1/2007 1/7/2007 1/1/2008 1/7/2008 1/1/2009 1/7/2009 1/1/2010 1/7/2010 1/1/2011 1/7/2011 1/1/2012 Tnet (counts/min) APress (hpa) 1/7/2004 1/1/2005 1/7/2005 1/1/2006 1/7/2006 1/1/2007 1/7/2007 1/1/2008 1/7/2008 1/1/2009 1/7/2009 1/1/2010 1/7/2010 1/1/2011 1/7/2011 1/1/2012 Tnet (counts/min) APress (hpa) 1000 M4 BG samples 990 980 970 310 300 290 Date Σχήμα Β.1.6α Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται μετρητή του δείγματος (Tnet) και της ατμοσφαιρικής πίεσης (APress) σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date) για τον μετρητή 4 από το 2005 μέχρι το 2011 1000 M9 BG samples 990 980 970 310 300 290 Date Σχήμα Β.1.6β Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται μετρητή του δείγματος (Tnet) και της ατμοσφαιρικής πίεσης (APress) σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date) για τον μετρητή 9 από το 2005 μέχρι το 2011 Για την βαθύτερη μελέτη και κατανόηση του φαινομένου της εξάρτησης της κοσμικής ακτινοβολίας με την πίεση (φαινόμενο βιβλιογραφικά τεκμηριωμένο) διερευνήθηκε η αλλαγή για κάθε εποχή ξεχωριστά κι έτσι δημιουργήθηκαν δύο 45

Tnet/min (counts/min) Tnet/min (counts/min) καμπύλες, μία με τις χειμερινές μετρήσεις του χειμώνα 2005-2006 και μία με τις καλοκαιρινές μετρήσεις του 2006 και για τους δύο μετρητές Μ4 και Μ9. 310 308 306 304 302 300 298 296 294 292 M4 12/10/2005-31/5/2006 M4 31/5/2006-30/9/2006 Linear Fit of Tnet/min winter Linear Fit of Tnet/min summer 290 972 976 980 984 988 992 996 1000 APress (hpa) Σχήμα Β.1.7α Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Tnet) σε συνάρτηση με την ατμοσφαιρική πίεση (APress) για τον μετρητή 4. Τα μπλε σημεία αντιστοιχούν στον χειμώνα του 2005-2006 ενώ τα κόκκινα σημεία στο καλοκαίρι του 2006 310 308 306 304 302 300 298 296 294 292 M9 12/10/2005-4/5/2006 M9 31/5/2006-30/9/2006 Linear Fit of Tnet/min winter Linear Fit of Tnet/minsummer 290 972 976 980 984 988 992 996 1000 APress (hpa) Σχήμα Β.1.7β Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Tnet) σε συνάρτηση με την ατμοσφαιρική πίεση (APress) για τον μετρητή 9. Τα μπλε σημεία αντιστοιχούν στον χειμώνα του 2005-2006 ενώ τα κόκκινα σημεία στο καλοκαίρι του 2006 46

Τα παραπάνω διαγράμματα δείχνουν την μεταβολή της κοσμικής ακτινοβολίας που καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος με την ατμοσφαιρική πίεση. Το χειμώνα η κοσμική ακτινοβολία κυμαίνεται σε υψηλότερες τιμές για ίδιες τιμές πίεσης ενώ το καλοκαίρι σε χαμηλότερες. Αυτό είναι ενδεικτικό της ποσοτικής διακύμανσης της κοσμικής ακτινοβολίας μεταξύ χειμώνα και καλοκαίρι. Το χειμώνα τα σωματίδια που φτάνουν στο έδαφος είναι περισσότερα σε αριθμό ενώ το καλοκαίρι φτάνει στο έδαφος μικρότερος αριθμός σωματιδίων. Επίσης υπάρχει εμφανής αντισυσχέτιση μεταξύ πίεσης και κοσμικής ακτινοβολίας τον χειμώνα και το καλοκαίρι. Τον χειμώνα η αντισυσχέτιση είναι πιο έντονη και αυτό το αποδεικνύει η μεγαλύτερη κλίση στην ευθεία γραμμικής προσέγγισης των δεδομένων. Αυτό οφείλεται πιθανότατα στο γεγονός ότι οι μεταβολές της πίεσης τoν χειμώνα (974-994=20 mbar) είναι πιο μεγάλης κλίμακας από το καλοκαίρι (976-992=16 mbar). Δηλαδή τον χειμώνα έχουμε μεγαλύτερο εύρος στις μετρήσεις μας και αυτό μας δίνει καλύτερη στατιστική στα αποτελέσματα μας σε σχέση με τα αποτελέσματα του καλοκαιριού. Β.1.4 Διερεύνηση του υποβάθρου των μετρητών σε συνάρτηση με την κοσμική ακτινοβολία Στο σύστημα των μετρητών του εργαστηρίου το υπόβαθρο καταγράφεται στoν μετρητή του δείγματος μέσω ενός συστήματος αντιταυτοχρονισμού με τις κρούσεις που καταγράφονται στο μετρητή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος (Guard). Η μελέτη της διακύμανσης του υποβάθρου χρονικά και σε συνάρτηση με την κοσμική ακτινοβολία αποτελεί ανάγκη προκειμένου να επιτυγχάνονται αποτελέσματα υψηλής ακρίβειας. Η παράμετρος του υποβάθρου χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της ηλικίας των δειγμάτων οπότε πρέπει να υπολογίζεται κάθε φορά με την μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια. Παρακάτω φαίνεται η διακύμανση του υποβάθρου και της κοσμικής ακτινοβολίας που καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος με το πέρασμα του χρόνου. Για να μετρήσουμε το υπόβαθρο των μετρητών χρησιμοποιήθηκαν δείγματα «νεκρού» CO 2. Με τον τρόπο αυτό οι κρούσεις αντιταυτοχρονισμού με την κοσμική ακτινοβολία αντιπροσωπεύουν τις κρούσεις του υποβάθρου (περισσότερες λεπτομέρειες για την μέτρηση και τον υπολογισμό του υποβάθρου δίνονται στην παράγραφο Α.7.1). 47

1/7/2004 1/1/2005 1/7/2005 1/1/2006 1/7/2006 1/1/2007 1/7/2007 1/1/2008 1/7/2008 1/1/2009 1/7/2009 1/1/2010 1/7/2010 1/1/2011 1/7/2011 1/1/2012 INT (counts/min) Tnet (counts/min) M4 Bg samples 310 300 290 3,0 2,8 2,6 2,4 Date Σχήμα Β.1.8 Μεταβολή της κοσμικής ακτινοβολίας όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Tnet) και του θορύβου (Int) του μετρητή 4 σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date). Στο παραπάνω διάγραμμα φαίνεται η χρονική μεταβολή του υποβάθρου (ΙΝΤ) όπως μετράται με τα δείγματα «νεκρού» διοξειδίου του άνθρακα και της κοσμικής ακτινοβολίας όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Τnet) στον μετρητή 4. Παρόλο ότι υπάρχει σαφής συσχέτιση της κοσμικής ακτινοβολίας με τον θόρυβο σε σύντομα χρονικά διαστήματα, όπως φαίνεται στα σχήματα Β.1.1α και Β.1.1β (παράγραφος Β.1.1) η συσχέτιση σε μεγαλύτερες χρονικές περιόδους όπου υπάρχει και εποχιακή αλλαγή (χειμώνας-καλοκαίρι), όπως στο παραπάνω σχήμα (Σχήμα Β.1.8) δεν είναι σαφής. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το καλοκαίρι παρόλο που η κοσμική ακτινοβολία μειώνεται το υπόβαθρο στους μετρητές είναι μεγαλύτερο. Το φαινόμενο επομένως είναι αρκετά σύνθετο καθώς φαίνεται να υπάρχει μία μεταβολή στην συμπεριφορά των κοσμικών σωματίων ενδεχομένως λόγω αλλαγής στο ενεργειακό τους φάσμα. Για τον λόγο αυτό μελετήθηκε ο λόγος Guard/Tnet, που είναι ο λόγος των καταγραφόμενων κοσμικών ή δευτερογενών σωματίων στον Guard προς αυτά που συνεχίζουν και φτάνουν στον μετρητή του δείγματος αφού περάσουν άλλα 2 εκατοστά μολύβι και λεπτά φύλλα χαλκού γιατί η μεταβολή του λόγου αυτού δείχνει πιθανότατα αλλαγές στο ενεργειακό φάσμα των σωματίων που φτάνουν στο σύστημά μας. Με την βοήθεια του διαγράμματος Β.1.9 εύκολα παρατηρείται ότι ο λόγος Guard/Tnet αλλάζει τον Μάιο και τον Οκτώβριο. Άρα ο λόγος των σωματίων της κοσμικής που καταγράφονται στο εξωτερικό μετρητή προς τα σωμάτια που φτάνουν 48

1/9/2004 1/11/2004 1/1/2005 1/3/2005 1/5/2005 1/7/2005 1/9/2005 1/11/2005 1/1/2006 1/3/2006 1/5/2006 1/7/2006 1/9/2006 1/11/2006 1/1/2007 1/3/2007 1/5/2007 1/7/2007 1/9/2007 1/11/2007 1/1/2008 1/3/2008 1/5/2008 1/7/2008 1/9/2008 1/11/2008 1/1/2009 Guard/Tnet στον μετρητή του δείγματος επηρεάζεται από την εποχή του έτους και δεν διατηρεί μια σταθερή τιμή. 11,30 4. 6/5/2007 M4 2. 31/5/2006 6. 10/5/2008 11,25 11,20 1. 12/10/2005 11,15 3. 30/9/2006 5. 9/10/2007 7. 29/9/2008 Date Σχήμα Β.1.9 Μεταβολή του λόγου της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) προς την ακτινοβολία περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Tnet) σε συνάρτηση με την ημερομηνία (Date) για τον μετρητή 4. Με την δημιουργία και παρατήρηση των παρακάτω διαγραμμάτων (Σχήμα Β.1.10) μπορούμε να πούμε ότι το χειμώνα έχουμε συσχέτιση του λόγου Guard/Tnet με την κοσμική ακτινοβολία που καταγράφεται στον Guard ενώ το καλοκαίρι δεν παρατηρείται κάποια συσχέτιση μεταξύ τους. Το καλοκαίρι του 2006 θα λέγαμε ότι παρατηρούμε αντισυσχέτιση αλλά κάτι τέτοιο δεν συνεχίζει στα επόμενα καλοκαίρια έτσι ώστε να πούμε ότι συνιστά γενική παρατήρηση (παρατήρηση που θα οδηγούσε στο συμπέρασμα της αλλαγής στην ενεργειακή κατάσταση των σωματίων της κοσμικής ακτινοβολίας). Αντίθετα το χειμώνα η αντισυσχέτιση μεταξύ τους καταγράφεται και τις 3 χρονιές. Επομένως μπορούμε να παρατηρήσουμε την αναμενόμενη διακύμανση του Guard/Tnet σε σχέση με τον Guard κατά τους χειμερινούς μήνες τους καλοκαιρινούς όμως μήνες δεν μπορούμε να περιγράψουμε την συσχέτιση αυτή αν και γνωρίζουμε πως υπάρχει. 49

Guard/Tnet Guard/Tnet Guard/Tnet Guard/Tnet Guard/Tnet Guard/Tnet 11,30 12/10/2005-31/5/2006 Linear Fit of Guard/Tnet 11,30 31/5/2006-30/9/2006 11,29 11,29 11,28 11,28 11,27 11,27 11,26 11,26 11,25 11,25 11,24 11,24 11,23 11,23 11,22 11,22 11,21 11,21 11,20 11,20 11,19 11,19 11,18 3280 3300 3320 3340 3360 3380 3400 3420 3440 3460 Guard/min 11,18 3260 3280 3300 3320 3340 3360 3380 3400 Guard/min 11,30 11,29 1/10/2006-6/5/2007 Linear Fit of Guard/Tnet 11,30 11,29 6/5/2007-25/9/2007 11,28 11,28 11,27 11,27 11,26 11,26 11,25 11,25 11,24 11,24 11,23 11,23 11,22 11,22 11,21 11,20 11,19 11,18 3280 3300 3320 3340 3360 3380 3400 3420 3440 3460 Guard/min 11,21 11,20 11,19 11,18 3260 3280 3300 3320 3340 3360 3380 3400 Guard/min 11,30 11,29 11,28 11,27 11,26 11,25 11,24 11,23 11,22 11,21 11,20 11,19 11,18 3280 3300 3320 3340 3360 3380 3400 3420 3440 3460 Guard/min 9/10/2007-10/5/2008 Linear Fit of Guard/Tnet 11,30 11,29 11,28 11,27 11,26 11,25 11,24 11,23 11,22 11,21 11,20 11,19 11,18 11,17 11,16 11,15 3260 3280 3300 3320 3340 3360 3380 3400 Guard/min 10/5/2008-29/9/2008 Σχήμα Β.1.10 Μεταβολή του λόγου της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) προς την ακτινοβολία περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Tnet) σε συνάρτηση με την ακτινοβολία περιβάλλοντος που καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) για τον μετρητή 4. Τα αριστερά διαγράμματα με τις μπλε κουκίδες αντιστοιχούν σε χειμερινές περιόδους (10/2005-5/2006, 10/2006-5/2007, 10/2007-5/2008) και τα δεξιά διαγράμματα με τις κόκκινες κουκίδες αντιστοιχούν σε καλοκαιρινές περιόδους (5/2006-9/2006, 5/2007-9/2007, 5/2008-9/2008). 50

Guard/min Με έναυσμα το διάγραμμα Β.1.10 μελετήθηκε η συσχέτιση της κοσμικής ακτινοβολίας όπως καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή του δείγματος σε συνάρτηση με την καταγραφή της κοσμικής ακτινοβολίας από τον μετρητή του δείγματος για τις δύο εποχές του 2006. Τα αποτελέσματα βρίσκονται στο παρακάτω διάγραμμα (Β.1.11) όπου έχουν τοποθετεί οι μετρήσεις των χειμερινών μηνών 2005-2006 και του καλοκαιριού του 2006. Οι χειμερινές τιμές παριστάνονται με μπλε χρώμα και οι καλοκαιρινές με κόκκινο. Παριστάνονται επίσης οι ευθείες γραμμικής προσαρμογής για την κάθε περίοδο με το αντίστοιχο χρώμα. Με την προσεκτική μελέτη του διαγράμματος αυτού παρατηρούμε ότι για την χειμερινή περίοδο τόσο οι τιμές του Guard όσο και οι τιμές του Total Net παρουσιάζουν μεγάλο εύρος σε αντίθεση με το καλοκαίρι όπου δεν παρουσιάζεται το φαινόμενο αυτό. Το καλοκαίρι θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι τιμές περιορίζονται σε μια μικρότερη περιοχή. 3480 3460 3440 12/10/2005-31/5/2006 31/5/2006-30/9/2006 Linear Fit of Guard/min Linear Fit of Guard/min 3420 3400 3380 3360 3340 3320 3300 3280 Equation Guard/min Equation Guard/min y = a + b*x Intercept Value -292,2390 Standard Err or 107,45921 Slope 1 12,21334 0,3579 y = a + b*x Value Standard Err Intercept 283,3631 or 116,43563 Slope 7 10,29028 0,39293 3260 290 292 294 296 298 300 302 304 306 308 310 Tnet/min (counts/min) Σχήμα Β.1.11 Μεταβολή της ακτινοβολίας περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον εξωτερικό μετρητή (Guard) σε συνάρτηση με την ακτινοβολία περιβάλλοντος όπως καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος (Tnet) για τον μετρητή 4. Οι κόκκινες κουκίδες αντιστοιχούν σε καλοκαιρινές μετρήσεις ενώ οι μπλε κουκίδες σε χειμερινές. Το γεγονός ότι δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε σαφή συσχέτιση μεταξύ του υποβάθρου και της καταγραφόμενης κοσμικής ακτινοβολίας κατά τους θερινούς μήνες μπορούμε να το αποδώσουμε σε στατιστικούς λόγους. Το χειμώνα οι ατμοσφαιρικές παράμετροι (πίεση και θερμοκρασία) καθώς και η καταγραφόμενη 51

κοσμική ακτινοβολία παρουσιάζουν μεγαλύτερες διακυμάνσεις όπως είδαμε σε όλα τα παραπάνω. Έτσι έχουμε και μεγαλύτερο εύρος στις ημερήσιες κρούσεις των σωματιδίων που καταγράφονται στους μετρητές των συστημάτων οπότε μπορούμε να πετύχουμε καλύτερη στατιστική των μετρήσεων. Αντίθετα το καλοκαίρι δεν παρατηρείται τόσο μεγάλη διακύμανση στις ατμοσφαιρικές παραμέτρους και λόγω αυτού οι κρούσεις που καταγράφονται έχουν και αυτές μικρότερο εύρος. Το γεγονός αυτό δεν μας επιτρέπει την πρόβλεψη της αλλαγής στην συμπεριφορά του υποβάθρου των μετρητών κατά την μετάβαση από τον χειμώνα στο καλοκαίρι κάθε έτους. Β.1.5 Σχολιασμός των Αποτελεσμάτων - Συμπεράσματα Υπάρχει σαφής συσχέτιση μεταξύ του υποβάθρου των μετρητών και τις κοσμικής ακτινοβολίας (Σχήμα Β.1.1α και Β.1.1β). Κατά την χειμερινή περίοδο η συσχέτιση υποβάθρου και κοσμικής ακολουθεί μία σαφή και έντονη γραμμική σχέση. Κατά τους θερινούς μήνες όμως παρατηρείται πτώση στην τιμή της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας ενώ οι τιμές του υποβάθρου δεν ακολουθούν τη πτώση αυτή όπως γίνεται τον χειμώνα. Το καλοκαίρι παρόλο ότι η κοσμική ακτινοβολία μειώνεται το υπόβαθρο στους μετρητές είναι μεγαλύτερο. Το φαινόμενο επομένως είναι αρκετά σύνθετο καθώς φαίνεται να υπάρχει μία μεταβολή στην συμπεριφορά των κοσμικών σωματίων ενδεχομένως λόγω αλλαγής στο ενεργειακό τους φάσμα, το μικρότερο εύρος μετρήσεων όμως που παρουσιάζεται το καλοκαίρι δεν μας επιτρέπει την πλήρη μελέτη του φαινομένου. Η συσχέτιση υποβάθρου-κοσμικής ακτινοβολίας χρησιμοποιείται για τον ακριβέστερο προσδιορισμό του υποβάθρου που αφαιρείται από κάθε μέτρηση δείγματος (παράγραφος Α.7.1) και η αλλαγή αυτή στην συμπεριφορά δημιουργεί σημεία ασυνέχειας. Το γεγονός είναι ότι κατά την μετάβαση από τον χειμώνα στο καλοκαίρι (περίπου τον Μάιο κάθε έτους) η κλίση της ευθείας της συσχέτισης θορύβου-κοσμικής ακτινοβολίας θα αλλάξει χωρίς όμως να φαίνεται κάποιος δυνατός τρόπος πρόβλεψης της αλλαγής αυτής. Αν δεν μπορεί γίνει κάποια πρόβλεψη για την νέα τιμή στην κλίση της ευθείας γραμμικής προσαρμογής τότε πρέπει να μετρώνται για αρκετές εβδομάδες δείγματα Background έτσι ώστε να δημιουργηθεί η καινούρια ευθεία. Αυτό όμως καθυστερεί τις μετρήσεις των αρχαιολογικών δειγμάτων του εργαστηριού. Οι λύσεις που προτείνονται είναι δύο: Α. Λήψη πιο συστηματικών μετρήσεων υποβάθρου το καλοκαίρι και προσομοίωση μιας πολυωνυμικής καμπύλης για όλο το χρόνο με βάση την οποία να υπολογίζεται το υπόβαθρο το καλοκαίρι. Β. η χρήση της μέσης τιμής του θορύβου των τελευταίων για παράδειγμα 5 καλοκαιριών κάθε φορά. Έτσι θα είχαμε μια σταθερή τιμή για το υπόβαθρο των μετρήσεων έως ότου είμαστε σε θέση να υπολογίσουμε την ακριβή τιμή. Και οι δύο λύσεις αυτές θα αυξήσουν βέβαια το σφάλμα των μετρήσεων μας σε κάποιο ποσοστό αλλά θα βοηθήσουν στην ολοκλήρωση περισσοτέρων δειγμάτων κατά την περίοδο της μετάβασης των εποχών. 52

Η συσχέτιση του υποβάθρου με την κοσμική ακτινοβολία θα συνεχίσει να μελετάται έως ότου βρεθεί ένας τρόπος πρόβλεψης της τιμής του υποβάθρου για οποιαδήποτε εποχή του έτους με το λιγότερο δυνατό σφάλμα. Β.2 Χρονολόγηση των οικιστικών φάσεων του προϊστορικού οικισμού Παλαμάρι Σκύρου Η χρονολόγηση των διαφόρων φάσεων προϊστορικών οικισμών με Άνθρακα- 14 δίνει μία σημαντική ώθηση στην αρχαιολογική έρευνα αφού παρέχει ένα απόλυτο χρονικό πλαίσιο παγκοσμίου εμβέλειας μέσα στο οποίο μπορούν να τοποθετηθούν χρονικά και να συγκριθούν οι διάφοροι οικισμοί και πολιτισμοί. Επιπλέον η χρονολόγηση δειγμάτων από μία σειρά στρωματογραφημένων δειγμάτων παρέχει την δυνατότητα ανίχνευσης όλης της χρονικής εξέλιξης ενός οικισμού και της χρονικής διάρκειας και αλληλουχίας των διαφόρων οικιστικών φάσεων. Β.2.1 Βιβλιογραφική έρευνα και πληροφορίες για το Παλαμάρι Σκύρου Η Σκύρος κατοικήθηκε από τη νεολιθική εποχή (5500-2800 π.χ.) όπως μαρτυρούν τα λείψανα που έχουν βρεθεί σε διάφορες περιοχές στο νησί. Ακμάζει κατά την πρώιμη εποχή του χαλκού (2800-1700 π.χ.) και φτάνει στο απόγειο της ακμής της κατά τη Μυκηναϊκή περίοδο (1650-1100 π.χ.). Σημαντική εμφανίζεται η Σκύρος και στα γεωμετρικά και στα αρχαϊκά χρόνια. Το 475 π.χ. κατακτάται από τους Αθηναίους και το 323-22 π.χ. περνάει στα χέρια των Μακεδόνων. Το 197 π.χ. την κατέλαβαν οι Ρωμαίοι. Από το 2ο αι. μ.χ. εξαπλώνεται στο νησί η Χριστιανική θρησκεία (ΥΠΠΟΤ 2007). Η θέση του προϊστορικού οικισμού Παλαμάρι βρίσκεται στο βόρειο άκρο της Σκύρου, στην κορυφή μικρού ακρωτηρίου που κλείνει τη βόρεια πλευρά του ομώνυμου όρμου. Η θέση επισημάνθηκε το 1979 και από επιφανειακή έρευνα, η έκτασή της εκτιμήθηκε τότε, σε τουλάχιστον δέκα στρέμματα. Το 1981 πραγματοποιήθηκε η πρώτη ανασκαφική έρευνα. Υπήρξε το μοναδικό λιμάνι της περιοχής, γι' αυτό άλλωστε δημιουργήθηκε εκεί ο προϊστορικός οικισμός (Κουνενάκη 1995). 53

Εικόνα Β.2.1 Αεροφωτογραφία του αρχαιολογικού χώρου στην σημερινή του μορφή μετά το πέρας των ανασκαφών και των εργασιών αποκατάστασης (Σκύρος 2012) Σχήμα Β.2.2 (α)απλοποιημένο τοπογραφικό σχέδιο της περιοχής ανασκαφής στο Παλαμάρι (b) Λεπτομέρεια της δομής του κύριου ανασκαφικού τομέα, φαίνεται ο διαφορετικός προσανατολισμός των δομών των διαφορετικών χρονικών περιόδων (Πολυμενάκος και Παπαμαρινόπουλος 2005) Πρόκειται για ένα πολύ καλά οχυρωμένο οικισμό λιμάνι, έναν από τους σπουδαιότερους προϊστορικούς οικισμούς του Αιγαίου της πρώιμης και μέσης περιόδου του Χαλκού. Χρονολογείται μεταξύ του 2800 έως 1700 π.χ. (Πρώιμη Εποχή του Χαλκού II Μέση Εποχή του Χαλκού I) (Pavlopoulos et al., 2010). Οι ημερομηνίες αυτές προέκυψαν από χρονολογήσεις με την μέθοδο του άνθρακα -14 ιζημάτων, φυτικών καταλοίπων και ανθράκων από πυρήνες γεωτρήσεων στην ανασκαφή. Στο σύνολο τους χρονολογήθηκαν 10 δείγματα τύρφης, άνθρακα και φυτικών καταλοίπων. Οι ανασκαφές έχουν φέρει στο φως ερείπια οικημάτων και δρόμων, και είναι εμφανής η οργανωμένη πολεοδομία του οικισμού. Στην παραλία του οικισμού υπάρχουν ακόμα ίχνη και ερείπια του λιμανιού, το οποίο είχε εμπορικές επαφές με τις Κυκλάδες, την ανατολική ηπειρωτική Ελλάδα, την Εύβοια και το Βορειοανατολικό 54

Αιγαίο. Ο οικισμός διέθετε οργανωμένη πολεοδομία, με δρόμους, κεντρικούς αγωγούς και εντυπωσιακές οικίες. Σε δωμάτια και αυλές εντοπίστηκαν λιθόκτιστα πεζούλια, εστίες, φούρνοι και διαμορφωμένα δάπεδα. Βρέθηκαν επίσης πολυάριθμα αγγεία, λίθινα εργαλεία και σκεύη, οστέινα εργαλεία, μεταλλικά σκεύη, υπολείμματα επεξεργασίας οψιανού και τοπικού πυριτόλιθου (Δήμος Σκύρου 2012). Σύμφωνα με την αρχαιολόγο της ανασκαφής κ. Λιάνα Παρλαμά: «Τα κύρια χαρακτηριστικά του οικισμού είναι η συνεχής ανακατασκευή μεγαρόσχημων σπιτικών. Συναντούμε καλοφτιαγμένα λιθόκτιστα κτιριακά αγροκτήματα, με μεγάλα στεγασμένα δωμάτια που επικοινωνούν μεταξύ τους. Σε μια περίπτωση μάλιστα έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη πρώτου ορόφου και πρόσφατα βρέθηκε και η λίθινη εξωτερική σκάλα που συνέδεε τους δυο χώρους. Οι τοίχοι των σπιτιών έχουν πάχος 75-100 εκατ., γεγονός που αποδεικνύει την οικοδομική δυνατότητα των εργατών. Όπως λέγεται, η ποιότητα ζωής των ανθρώπων αποδεικνύεται από την ποιότητα των καταλοίπων, άρα οι κάτοικοι του οικισμού δεν ήταν πρωτόγονοι. Η στέγη των σπιτιών είχε δοκάρια από κέδρο -υπάρχουν κέδροι στο νησί -και καλυπτόταν από φύκια και καλάμια. Η τελική επίστρωση της στέγης γινόταν με μελάγγη (μελανή γη), ορυκτό χώμα της Σκύρου μπλε χρώματος, που το χρησιμοποιούσαν ως μονωτικό υλικό, κάτι που γινόταν άλλωστε ως πρόσφατα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η στέγη καλυπτόταν από σχιστόπλακες. Τα δάπεδα ήταν από πατητό χώμα και σε μια περίπτωση υπάρχει λιθόστρωτο. Πόρτες υπάρχουν σε όλα τα δωμάτια, σε ύψος έως και 1,70 εκατ. και τις συναντούμε στον ίδιο άξονα». Εικόνα Β.2.3 Φωτογραφία μέρους της σωζόμενης οχύρωσης στην σημερινή μορφή μετά το πέρας των ανασκαφών και των εργασιών αποκατάστασης (Κέντρο Πληροφόρησης Δήμου Σκύρου, 2012) 55

«Τα τελευταία δέκα χρόνια - συμπληρώνει η κ. Παρλαμά - η ελληνική ανασκαφική δραστηριότητα στο βόρειο Αιγαίο, φέρνει συνεχώς στην επιφάνεια νέα στοιχεία. Παρόμοιες ενδείξεις με τη Σκύρο και τη Λήμνο υπάρχουν και στην Ίμβρο. Πιστεύουμε, πως αν γίνονταν κι εκεί ανασκαφές θα έρχονταν στην επιφάνεια οικισμοί ίδιου μεγέθους και σημασίας. Η Σκύρος πρέπει να υπήρξε γέφυρα - σταθμός, ανάμεσα στη Μικρά Ασία και την κυρίως Ελλάδα. Φαίνεται να είχε επαφές με την Ανατολή και τη Δύση. Όπως ήταν φυσικό επηρεαζόταν και από τις δύο πλευρές. Το σίγουρο, όμως, είναι πως ο προσανατολισμός της ήταν προς το βόρειο χώρο». Σχήμα Β.2.4 Το ανατολικό εμπορικό δίκτυο (Anatolian Trade Network) στην πρώιμη εποχή του Χαλκού (Vasif Sahoglu, 2005). Οι κουκίδες παριστάνουν τις πόλεις στις οποίες είχα αναπτυχθεί αγορές και οι γκρίζες γραμμές δείχνουν τους εμπορικούς δρόμους της εποχής. Στην περίπτωση του Παλαμαριού Σκύρου έχει γίνει στο παρελθόν ένας μικρός αριθμός χρονολογήσεων με C-14 από πολύ μικρά σε ποσότητα υπολείμματα άνθρακα 56

τα οποία έδωσαν χρονολογήσεις στο τέλος της ΠΕΧ και αρχές της ΜΕΧ. Επίσης έγιναν και ορισμένες χρονολογήσεις από όστρεα. Κατά την πρόοδο των ανασκαφών έχει αποκαλυφθεί μεγάλος αριθμός οστών ζώων από όλα σχεδόν τα στρώματα και φάσεις του οικισμού και σε μεγάλες ποσότητες τα οποία αποτελούν ένα ιδανικό υλικό για μια συστηματική χρονολόγηση του οικισμού με Άνθρακα-14. Η χρονολόγηση των δειγμάτων αυτών με στρωματογραφική σειρά δίνει την δυνατότητα ελέγχου όλης της χρονικής ακολουθίας από την ίδρυση του οικισμού μέχρι την εγκατάλειψή του οριζόντια και κάθετα. B.2.2 Περιγραφή των δειγμάτων που χρονολογήθηκαν Η χρονολόγηση μια ανασκαφικής θέσης με την μέθοδο του άνθρακα -14 μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορα οργανικά ευρήματα από την θέση αυτή. Παράδειγμα τέτοιων ευρημάτων αποτελούν τα οστά, οι άνθρακες από εστίες, τα ξύλινα δομικά στοιχεία κα. Το πιο σημαντικό ερώτημα που πρέπει να τίθεται κάθε φορά που συλλέγεται ένα δείγμα για χρονολόγηση, είναι το κατά πόσο το συγκεκριμένο δείγμα σχετίζεται άμεσα με το ιστορικό γεγονός ή το στρώμα κατοίκησης του οποίου η ηλικία ζητείται. Για παράδειγμα η ηλικία που προκύπτει από τη χρονολόγηση ενός δείγματος ξύλου που προέρχεται από έναν πάσσαλο, όσο ακριβής και αν είναι στο εργαστήριο, δεν θα σχετίζεται άμεσα με το συγκεκριμένο στρώμα εάν ο πάσσαλος προέρχεται από δεύτερη χρήση. Επίσης, επειδή ένα μεγάλο δέντρο μπορεί να ζήσει πολλά χρόνια (100-200), αν από μια ανασκαφή χρονολογήσει κανείς ξύλο ή άνθρακα που προέρχεται από τους εσωτερικούς δακτυλίους ενός τέτοιου δέντρου, η ηλικία του μπορεί να είναι 100-200 χρόνια μεγαλύτερη από την ηλικία της ξύλευσης ή χρήσης του έστω και αν προέρχεται από πρώτη χρήση. Αυτό που χρονολογείται στο εργαστήριο είναι η χρονολογία δημιουργίας και ανάπτυξης του φυτού δέντρου ή ζώου και όχι η χρονολογία της χρήσης του σαν αντικείμενο (Μανιάτης 1999). Είναι βέβαια γεγονός ότι πολλές φορές είναι δύσκολο να διαπιστώσει κανείς τέτοιου είδους προβλήματα και να απαντήσει στο ερώτημα της δεύτερης χρήσης, της άμεσης συσχέτισης κλπ. Παρ' όλα αυτά είναι απαραίτητο να δίνεται ιδιαίτερο βάρος στο θέμα αυτό και να εξαντλούνται οι πιθανές εκδοχές πριν επιλέξει κανείς το κατάλληλο δείγμα. Μία τυπική διαδικασία είναι να χωρίζει κανείς τα βραχύβια από τα μακρόβια φυτά (π.χ. μονοετή φυτά διατροφής, κλαριά για καύση σε σχέση με τους μεγάλους σχετικά κορμούς μακρόβιων δέντρων) (Μανιάτης 1999). Τα οστά αποτελούν ένα ιδανικό υλικό για χρονολόγηση οικιστικών φάσεων μιας ανασκαφής. Τα οστά που χρησιμοποιούνται στη χρονολόγηση οικιστικών φάσεων είναι συνήθως ζωικής προέλευσης και πιο συγκεκριμένα βοοειδών και αιγοπροβάτων. Λόγω του γεγονότος ότι τα βοοειδή και αιγοπρόβατα έχουν μικρή διάρκεια ζωής (15-20 χρόνια) ο θάνατός τους (που είναι ο χρόνος που μας δίνει η χρονολόγηση) δεν μπορεί να έχει συμβεί έξω από το χρονικό πλαίσιο του οικισμού. Επομένως το αποτέλεσμα της χρονολόγησης θα ταυτίζεται με την οικιστική φάση του οικισμού που θέλουμε να χρονολογήσουμε. Η μόνη μας απαραίτητη προϋπόθεση 57

είναι να έχουν ληφθεί τα οστά από το ίδιο ανασκαφικό στρώμα για να αντιπροσωπεύουν μια μόνο φάση του οικισμού. Θέλοντας λοιπόν να χρονολογήσουμε μια οικιστική φάση ενός οικισμού χρονολογούμε οστά που ανήκουν σε αυτήν την φάση και έτσι μπορούμε να έχουμε ένα ακριβές χρονικό πλαίσιο. Στην παρούσα εργασία χρονολογούνται δείγματα οστών από τον προϊστορικό οικισμό στο Παλαμάρι της Σκύρου με σκοπό την απόλυτη χρονολόγηση των διαφόρων φάσεων του οικισμού. Στο εργαστήριο εισήλθαν 12 σύνολα οστών τα οποία είχαν διαλεχτεί από ζωο-αρχαιολόγο. Κάθε σακούλα περιείχε ένα πλαστικό ταμπελάκι με στοιχεία από τον τόπο εύρεσης των οστών και άλλες αρχαιολογικές πληροφορίες. Το σύνολο των δειγμάτων με τα αρχαιολογικά τους χαρακτηριστικά παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: Αριθμός Εργαστηρίου Αρχαιολογικά χαρακτηριστικά Είδος δείγματος Βάρος (gr) Αρχαιολογική ηλικία * Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. DEM 2193 1662 Διερευνητ. Τομή 6/ Πρώιμη Εποχή Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Οστά Διάφορα 4,99 Χαλκού II Βόρεια Αψιδωτών, Στρώση 21 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. DEM 2194 1665 Διερευνητ. Τομή 6/ Οστά Πρώιμη Εποχή Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ 2,22 Αιγοπροβάτων Χαλκού II Βόρεια Αψιδωτών, Στρώση 23 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. DEM 2195 1667 Διερευνητ. Τομή 6/ Οστά Πρώιμη Εποχή Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ 3,20 Αιγοπροβάτων Χαλκού II Βόρεια Αψιδωτών, Στρώση 24 DEM 2190 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. Πρώιμη Εποχή 1645 Διερευνητ. Τομή 6/ Οστά 3,40 Χαλκού II III Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Βοοειδών Στρώση 11 (Φάση Καστρί) DEM 2191 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. Οστά Πρώιμη Εποχή 1646 Διερευνητ. Τομή 6/ Βοοειδών, 4,72 Χαλκού II III Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Αιγοπροβάτων (Φάση Καστρί) Στρώση 12 DEM 2192 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. Πρώιμη Εποχή 1650 Διερευνητ. Τομή 6/ Οστά 2,81 Χαλκού II III Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Αιγοπροβάτων Στρώση 13 (Φάση Καστρί) Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. DEM 2184 2405 Διερευνητ. Τομή 6/ Πρώιμη Εποχή Οστά Διάφορα 1,69 Χώρος 2/ Τομή I Χαλκού III Στρώση 7 DEM 2185 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. Οστά Διάφορα 0,86 Πρώιμη Εποχή 58

2421 Διερευνητ. Τομή 6/ Χαλκού III Χώρος 2/ Ανατολ. Τμήμα. Στρώση 8 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. 1641 Διερευνητ. Τομή 6/ Πρώιμη Εποχή DEM 2189 Οστά Διάφορα 3,48 Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Χαλκού III Βόρειο Τμήμα, Στρώση9 DEM 2186 Μέση Εποχή Οστά Διάφορα 1,57 (Ενοποίηση των 2186/2187/2188) Χαλκού Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. 1629 Διερευνητ. Τομή 6/ Μέση Εποχή 2186 Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Οστά Διάφορα 0,78 Χαλκού Ανατολικό Τμήμα, Στρώσεις 1-2 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. 1630 Διερευνητ. Τομή 6/ Μέση Εποχή 2187 Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Οστά Διάφορα 0,22 Χαλκού Δυτικό Τμήμα, Στρώση 4 Αρ. Ανασκαφ. Ενότ. 1632 Διερευνητ. Τομή 6/ Μέση Εποχή 2188 Χώρος 3/ Δωμάτιο 3/ Οστά Διάφορα 0,57 Χαλκού Ανατολικό Τμήμα, Στρώση 4 Πίνακας Β.2.5 Συνολικός πίνακας των δειγμάτων με την περιγραφή της αρχαιολογικής τους θέσης, το είδος τους, το βάρος τους και την αρχαιολογική εκτίμηση της ηλικίας τους. * Η Πολιτισμική φάση στην οποία ανήκει το κάθε δείγμα υπολογίστηκε από τους αρχαιολόγους της ανασκαφής με βάση την στρωματογραφία και την κεραμική της αντίστοιχης φάσης του κάθε δείγματος. Β.2.3 Προετοιμασία Δειγμάτων Κάθε δείγμα (δηλαδή κάθε σακουλάκι που περιείχε ένα σύνολο οστών) πήρε τον δικό του μοναδικό κωδικό εισόδου στο εργαστήριο. Εάν το δείγμα επεξεργαστεί τελικά (μερικά δείγματα κρίνονται ακατάλληλα για επεξεργασία είτε λόγω ποσότητας είτε λόγω ποιότητας) τότε του δίνεται και ένας ακόμη μοναδικός κωδικός χημικής επεξεργασίας ο οποίος είναι και ο τελικός επίσημος κωδικός με τον οποίο δημοσιοποιείται το δείγμα. Ο κωδικός αυτός έχει την μορφή DEM - ####. Το DEM προκύπτει από το DEMOKRITOS και χαρακτηρίζει διεθνώς τις χρονολογήσεις του Εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος». Στην συνέχεια κάθε δείγμα ζυγίστηκε και έπειτα φωτογραφήθηκε έτσι ώστε να προστεθεί στην βάση δεδομένων του εργαστηρίου. 59

Εικόνα Β.2.6 Δείγματα οστών όπως παραλήφθηκαν από το εργαστήριο. Φαίνεται το ταμπελάκι με τα στοιχεία τους καθώς και ο κωδικός εισόδου στο εργαστήριο. Εικόνα Β.2.7 Φωτογραφία δείγματος η οποία αποθηκεύεται στην βάση δεδομένων του εργαστηρίου. Η προετοιμασία των δειγμάτων για την εισαγωγή τους στο σύστημα μέτρησης του εργαστηρίου περιλαμβάνει πολλά και πολύπλοκα στάδια τα οποία είναι απαραίτητα για την επίτευξη υψηλής ακρίβειας στις υπολογιζόμενες ηλικίες. Τα στάδια αυτά έχουν σκοπό να απομακρύνουν ανεπιθύμητες προσμίξεις που τυχόν υπάρχουν στα δείγματα και να φέρουν το κάθε δείγμα στην κατάλληλη μορφή για την μέτρηση του. Τα στάδια αυτά περιγράφονται λεπτομερώς παρακάτω και είναι αυτά τα στάδια που ακολουθήθηκαν για την χρονολόγηση των δειγμάτων οστών από τον προϊστορικό οικισμό στο Παλαμάρι Σκύρου. 1. Χημική Επεξεργασία Τα ανθρώπινα και ζωικά οστά περιέχουν ανόργανο και οργανικό άνθρακα. Το ανόργανο μέρος αποτελείται από υδροξυαπατίτη (Ca 3 (PO 4 ) 2 Ca(OH) 2 ) και CaCO 3 και εξ αιτίας της ισοτοπικής ανταλλαγής του άνθρακα με εκείνο των ανθρακικών των υπογείων νερών είναι γενικά ακατάλληλο για ραδιοχρονολόγηση (Hedges and Law, 1989, Φακορέλλης, 1996). Συνέπεια αυτού είναι η χρονολόγηση των οστών να βασίζεται στο κολλαγόνο που αποτελεί την οργανική μήτρα τους (Longin 1971, Brown et al. 1988, Hedges and Law 1989, Arslanov and Svezhentsev 1993, Φακορέλλης 1995). Το κολλαγόνο είναι ένας σύνθετος συνδυασμός αμινοξέων και είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες και στα οξέα του εδάφους. Στα σύγχρονα οστά η περιεκτικότητα σε κολλαγόνο κυμαίνεται μεταξύ 20 και 25%, αλλά με την πάροδο του χρόνου αποσυντίθεται βαθμιαία με την δράση διαφόρων βακτηρίων (Φακορέλλης, 1995). Παρακάτω περιγράφεται το πρωτόκολλο επεξεργασίας των οστών και εξαγωγής του κολλαγόνου που συνακολουθήθηκε και βασίζεται σε δημοσιευμένες εργασίες αλλά και τροποποιήσεις που επιβλήθηκαν από την μακροχρόνια εμπειρία του Εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» (Maniatis 2011). 60

Καταρχήν γίνεται μηχανικός καθαρισμός και πλύσιμο του κάθε δείγματος για την απομάκρυνση του χώματος και άλλων εμφανών επικαθίσεων. Η απομάκρυνση του χώματος και άλλων επικαθίσεων έγινε με μεγεθυντικό φακό. Κάθε οστό είχε πάνω του έναν αριθμό δοσμένο από τον αρχαιολόγο ο οποίος και αφαιρέθηκε. Όπου δεν ήταν δυνατή η αφαίρεση με μεθανόλη ή ασετόν έγινε αφαίρεση με νυστέρι ή τροχό. Στην συνέχεια το κάθε δείγμα τοποθετούνταν σε πυρίμαχο γυάλινο δοχείο με απιονισμένο νερό και ακολουθούσαν εκπλύσεις σε μπάνιο υπερήχων για όσες φορές αυτό ήταν αναγκαίο. Ακολουθεί χημική επεξεργασία, η οποία αποσκοπεί στην απομάκρυνση ενώσεων που περιέχουν μεν άνθρακα αλλά δε σχετίζονται με το ίδιο το δείγμα. Συνήθως προέρχονται από το περιβάλλον και η ηλικία τους μπορεί να είναι εντελώς άσχετη με αυτή του δείγματος (Hedges, 1992). Πρόκειται για προσροφημένες ουσίες από το έδαφος κατά την διάρκεια της ταφής, όπως π.χ. χουμικά οξέα (προϊόντα εξαλλοίωσης φυτών) που έχουν διεισδύσει από ανώτερα στρώματα, ανθρακικά άλατα από διάλυση ασβεστολιθικών πετρωμάτων που έχουν επικαθίσει στο δείγμα κ.α. Οι ανεπιθύμητες αυτές ενώσεις απομακρύνονται μέσω διαδοχικών επιδράσεων με διαλύματα οξέος (HCl) και βάσης (NaOH ή ΚΟΗ) (Mook and Streurman, 1983). Η συγκέντρωση των διαλυμάτων και οι χρόνοι ποικίλουν ανάλογα με το είδος του δείγματος. Για τα συγκεκριμένα δείγματα χρησιμοποιήθηκε η τροποποιημένη διαδικασία του εργαστηρίου (Maniatis 2011). Συγκεκριμένα, τοποθετήθηκαν σε πυρίμαχα γυάλινα δοχεία με HCl οξύ 0,6 Ν στους 5 C. Το HCl οξύ χρησιμοποιείται για την διάλυση του ανόργανου μέρους του οστού καθώς και την απομάκρυνση των ανθρακικών ενώσεων του εδάφους. Το HCl οξύ αλλάζεται τακτικά έως ότου να διαλυθεί πλήρως το ανόργανο μέρος των οστών. Το κολλαγόνο που απελευθερώνεται συλλέγεται σε νέο δοχείο το οποίο περιέχει αραιό HCl με σκοπό την συντήρηση του μέχρι την πλήρη εξαγωγή κολλαγόνου από ολόκληρο το δείγμα. Η διαδικασία αυτή διαρκεί πολλές εβδομάδες. Εικόνα Β.2.8 Πυρίμαχα γυάλινα δοχεία με δείγματα στο στάδιο της χημικής επεξεργασίας. Το δοχείο στα δεξιά περιέχει HCl 0,6 N και τα οστά του δείγματος ενώ το αριστερό δοχείο περιέχει το κολλαγόνο που έχει εξαχθεί μέχρι στιγμής από το δεξί δοχείο μέσα σε αραιό HCl οξύ. Τα δύο δοχεία φυλάσσονται στο ψυγείο στους 5 C. 61

Μόλις ολοκληρώνεται η εξαγωγή του κολλαγόνου των οστών το δοχείο γεμίζει με διάλυμα βάσης 0,5% KOH. Σκοπός του σταδίου αυτού είναι να απομακρύνει τα χουμικά οξέα του εδάφους που τυχόν έχουν προσροφηθεί από το οστά κατά την διάρκεια της ταφής τους. Το δοχείο εξακολουθεί να φυλάσσεται στους 5 ºC και το διάλυμα αλλάζεται καθημερινά. Λόγω της παρουσίας χουμικών οξέων από το έδαφος όταν υπάρχουν το διάλυμα χρωματίζεται καφέ. Οι αλλαγές του διαλύματος συνεχίζονται έως ότου το διάλυμα παραμένει διαυγές και τότε προχωράμε στο επόμενο στάδιο. Το δείγμα τοποθετείται για μία ακόμη φορά και για μία μόνο νύχτα σε διάλυμα HCl 0,6N. Κατά το στάδιο αυτό απομακρύνεται τυχόν ατμοσφαιρικό CO 2 που απορροφήθηκε από το δείγμα κατά το προηγούμενο στάδιο της επεξεργασίας με την βάση (Piotrowska and Goslar 2007). Την επόμενη μέρα και μετά την εξουδετέρωση του δείγματος το κολλαγόνο τοποθετείται σε χάλκινο δισκίο και φυλάσσεται σε πυριαντήριο στους 90 ºC για να απομακρυνθεί η υγρασία του και να ζελατινοποιηθεί. Εικόνα Β.2.9 Δείγμα σε χάλκινο δισκίο μετά τη εισαγωγή του στο πυριαντήριο το οποίο έχει ζελατινοποιηθεί. Με την βοήθεια της λαβίδας το δείγμα θα συλλεχθεί σε αλουμινόχαρτο και θα φυλαχτεί στο πυριαντήριο μέχρι την στιγμή της καύσης του. Στο πυριαντήριο και τυλιγμένο σε αλουμινόχαρτο φυλάσσεται κάθε δείγμα μέχρι να έρθει η στιγμή για να συνεχίσει στο επόμενο στάδιο της προετοιμασίας που είναι η καύση του. 2. Καύση Μετά τη χημική επεξεργασία το δείγμα καίγεται σε εντελώς ελεγχόμενες συνθήκες και όλος ο οργανικός άνθρακας που περιέχει μετατρέπεται σε αέριο διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) (de Vries and Barendsen 1953, Munnich 1957, Nydal 62

1983, Becker-Heidmann and Scharpenseel 1986). Η καύση γίνεται με μια συσκευή τύπου de Vries (de Vries and Barendsen, 1953) Εικόνα Β.2.10 Σύστημα καύσης του εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος». Η καύση περιλαμβάνει διάφορα επιμέρους στάδια τα οποία είναι η προετοιμασία του συστήματος, η έκπλυση του συστήματος, η απανθράκωση του δείγματος, η καύση του δείγματος, μία ακόμη έκπλυση του συστήματος και τελικά η συλλογή του δείγματος στην φιάλη του. Κατά την προετοιμασία του συστήματος τοποθετείται το δείγμα στο σύστημα. Το δείγμα εισάγεται σε σωλήνα χαλαζία και σταθεροποιείται με χαλαζιοβάμβακα. Στην άκρη του σωλήνα ο οποίος καταλήγει σε ακροφύσιο που τοποθετείται το δείγμα τοποθετείται σύρμα λευκόχρυσου για την κατάλυση της καύσης. Ο σωλήνας αυτός στην συνέχεια τοποθετείται μέσα σε μεγαλύτερο σωλήνα από χαλαζία για την καύση. Τοποθετείται επίσης η φιάλη 10 λίτρων όπου θα συλλεχθεί το δείγμα μας (το οποίο θα είναι σε αέρια μορφή πλέον CO 2 ) γίνεται κενό σε αυτήν και στην συνέχεια έλεγχος για διαρροές από το σύστημα. Ακόμη προθερμαίνεται ο φούρνος έτσι ώστε να είναι στην κατάλληλη θερμοκρασία για την καύση. Κατά την διάρκεια της έκπλυσης οξυγόνο και άζωτο περνούν μέσα από το σύστημα της καύσης έτσι ώστε να είμαστε σίγουροι ότι αυτό είναι απολύτως καθαρό για να συνεχίσουμε την διαδικασία. Η απανθράκωση του δείγματος γίνεται με την βοήθεια καυστήρων με υγραέριο. Εισάγουμε οξυγόνο στον εξωτερικό σωλήνα και άζωτο στον εσωτερικό για να διώχνει τις πτητικές ενώσεις που παράγονται. Οι πτητικές αυτές ενώσεις καίγονται στην άκρη του εσωτερικού σωλήνα με την βοήθεια του καταλύτη. 63

Εικόνα Β.2.11 Σύστημα καύσης κατά την εκκίνηση της απανθράκωσης. Φαίνονται οι δύο σωλήνες, δείγματος και καύσης, το δείγμα στον εσωτερικό σωλήνα και οι λύχνοι. Στην συνέχεια η καύση του δείγματος γίνεται διοχετεύοντας στον εσωτερικό σωλήνα οξυγόνο. Η καύση των οργανικών ενώσεων των δειγμάτων παράγει CO 2 και H 2 O, οξείδια του θείου και του αζώτου καθώς επίσης και ραδόνιο (ένα ραδιενεργό αέριο στοιχείο το οποίο υπάρχει στον αέρα όλων των κτιρίων και προέρχεται από τα ίχνη ουρανίου που εμπεριέχονται στα οικοδομικά υλικά) (Nydal 1983, Μανιάτης 2011). Στην περίπτωση ατελούς καύσης το παραγόμενο CO μετατρέπεται σε CΟ 2 κατά το πέρασμα του από τον φούρνο ο οποίος περιέχει CuO. Εκεί ανάγονται και τα οξείδια του αζώτου σε καθαρό άζωτο (Becker-Heidmann and Scharpenseel 1986,). Το οποίο δεν παγώνει στις παγίδες και έτσι απομακρύνεται. Τα παραγόμενα αέρια κατά την διάρκεια των δύο παραπάνω σταδίων αναγκάζονται με συνεχή άντληση μέσω μιας αντλίας να περάσουν από ένα σύστημα γυάλινων σωληνωτών δοχείων (Munnich, 1957). Τα 5 πρώτα σωληνωτά δοχεία ονομάζονται παγίδες ενώ τα υπόλοιπα 3 δοχεία χρησιμεύουν στην συλλογή του δείγματος. Στην πρώτη παγίδα συμπυκνώνεται το μεγαλύτερο μέρος των υδρατμών, ενώ στις δύο επόμενες που περιέχουν K 2 MnO 4 δεσμεύονται με οξείδωση τα ηλεκτραρνητικά οξείδια του θείου. Στην συνέχεια, στην 4 η και 5 η παγίδα στερεοποιούνται με ψύξη και κατακρατούνται οι υδρατμοί που δεν συμπυκνώθηκαν στην 1 η παγίδα. Η ψύξη επιταχύνεται με την τοποθέτηση γύρω από τις παγίδες δοχείων Dewar που περιέχουν μείγμα ξηρού πάγου και ασετόν θερμοκρασίας -80 C. 64

Εικόνα Β.2.12 Οι 5 παγίδες του συστήματος καύσης και τα 3 δοχεία συλλογής του δείγματος. Γύρω από την 4 η και 5 η παγίδα υπάρχουν Dewar με ξηρό πάγο και ασετόν θερμοκρασίας -80 C ενώ γύρω από τα δοχεία συλλογής του δείγματος υπάρχουν Dewar με άζωτο θερμοκρασίας -196 C. Συνεχίζοντας την πορεία του το παραγόμενο CO 2 δεσμεύεται από τα 3 σωληνωτά δοχεία συλλογής δείγματος. Εδώ η δέσμευση επιτυγχάνεται με τη τοποθέτηση δοχείων Dewar που περιέχουν υγρό άζωτο θερμοκρασίας -196 C γύρω από τα δοχεία. Ακολουθεί μια ακόμη έκπλυση του συστήματος κατά την διάρκεια της οποίας το δείγμα διατηρείται συνεχώς παγωμένο με την βοήθεια του υγρού αζώτου. Στην συνέχεια γίνεται καλό κενό (της τάξης μεγέθους 10-3 mbar) πάνω από το στερεοποιημένο δείγμα και μέσα στην φιάλη υποδοχής του. Μετά την απομόνωση της αντλίας το δείγμα εξαχνώνεται στην φιάλη συλλογής και μετριέται η θερμοκρασία και η πίεση του. Ο όγκος του συστήματος είναι γνωστός επομένως με την βοήθεια της καταστατικής εξίσωσης των αερίων υπολογίζεται η ποσότητα του παραχθέντος CO 2 σε millimole. Για να συλλεχθεί το αέριο πλέον δείγμα μέσα στην σφαιρική φιάλη χρησιμοποιείται πάλι Dewar με υγρό άζωτο το οποίο τοποθετείται στο σωληνωτό κάτω άκρο της φιάλης. 3. Καταβύθιση Το αέριο δείγμα CO 2 που παράγεται από την καύση ενδέχεται να περιέχει ραδόνιο και ορισμένα ίχνη αερίων προσμίξεων, προϊόντων της καύσης από άλλα στοιχεία του αρχικού δείγματος, τα οποία πρέπει να αφαιρεθούν (de Vries and Barendsen, 1953). Οι προσμίξεις αυτές απομακρύνονται με τη διαδικασία της 65

καταβύθισης κατά την οποία το αέριο δείγμα έρχεται σε επαφή με διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου (CaCl 2 ) και αμμωνίας και καταβυθίζεται σε μορφή καθαρού ανθρακικού ασβεστίου (CaCO 3 ) (Munnich, 1957). Η καταβύθιση γίνεται μέσα σε σφαιρική φιάλη η οποία περιέχει NH 3, CaCl 2 και απιονισμένο H 2 O. Πάνω από την φιάλη τοποθετείται ένα κατάλληλο γυάλινο σμυρισμένο επίθεμα που διαθέτει φίλτρο ινών υάλου και σμυρισμένη στρόφιγγα που κλείνει την διάταξη αεροστεγώς. Η συσκευή αυτή τοποθετείται πάνω σε μαγνητικό αναδευτήρα και συνδέεται με αντλία για την δημιουργία κενού. Εικόνα Β.2.13 Το σύστημα της καταβύθισης στην φάση της εξάχνωσης του δείγματος και της καταβύθισης του στο διάλυμα NH 3, CaCl 2 και απιονισμένου H 2 O. Μόλις επιτευχθεί σταθερό κενό της τάξης μεγέθους των 10-4 mbar η αντλία απομονώνεται από την συσκευή. Το δείγμα μας που είναι σε μορφή αερίου CO 2 αφήνεται να έρθει σε επαφή με την επιφάνεια του διαλύματος που αναδεύεται από τον μαγνήτη. Το διάλυμα αρχίζει σιγά σιγά να θολώνει καθώς δεσμεύει όλο και μεγαλύτερη ποσότητα CO 2. Η αμμωνία χρησιμοποιείται σαν καταλύτης, κι έτσι σχηματίζεται αρχικά calcium biocarbonate (Ca(HCO 3 ) 2 ) το οποίο στη συνέχεια με θέρμανση στο υδατόλουτρο γίνεται καθαρό calcium carbonate (CaCO 3 ). Όσο 66

καταβυθίζεται το CO 2 η πίεση στην φιάλη του δείγματος πέφτει και αυτό δυσκολεύει την συνέχιση της δέσμευσης. Για να δεσμευτεί ποσοτικά όλο το δείγμα, όταν η πίεση πέσει στα 100 torr τοποθετείται ένα δοχείο Dewar με υγρό άζωτο στο σωληνάκι του δείγματος και τότε συλλέγεται εκεί όλο το αδέσμευτο CO 2. Στην συνέχεια γίνεται καλό κενό με την βοήθεια της αντλίας πάνω από το στερεοποιημένο δείγμα και στην συνέχεια απομονώνεται ξανά το διάλυμα και το δείγμα από το υπόλοιπο σύστημα. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται ο όγκος του χώρου που περιέχει το δείγμα και διευκολύνεται, μετά την εξάχνωση του, η δέσμευση του υπολειπόμενου CO 2 από το διάλυμα της καταβύθισης. 4. Κρυστάλλωση Το calcium bicarbonate (Ca(HCO 3 ) 2 ) που σχηματίζεται κατά την διάρκεια της καταβύθισης είναι υδατοδιαλύτο και για να κρυσταλλωθεί σε CaCO 3 χρειάζεται την βοήθεια θέρμανσης (Μανιάτης 2011). Η κρυστάλλωση είναι απαραίτητη διαδικασία αφού το calcium bicarbonate είναι υδατοδιαλυτό προκειμένου να μην χαθεί στο επόμενο στάδιο της έκπλυσης. Έτσι, μετά το τέλος της καταβύθισης, η σφαιρική φιάλη με το διάλυμα της καταβύθισης και το δεσμευμένο δείγμα τοποθετείται στο υδατόλουτρο στους 80 C για 24 ώρες. Εικόνα Β.2.14 Σφαιρικές φιάλες με διάλυμα καταβύθισης και δείγμα τοποθετημένες στο υδατόλουτρο στους 80 C 67

5. Έκπλυση Μετά την κρυστάλλωση του δείγματος η φιάλη με το δείγμα αναστρέφεται και συνδέεται με μια υδραντλία για να αφαιρεθεί όλο το περιεχόμενο διάλυμα που περιέχει χλωριόντα και αμμωνιόντα. Στην συνέχεια ακολουθούν τρεις εκπλύσεις των κρυστάλλων με απιονισμένο βρασμένο H 2 O για να απαλλαχθεί από το ραδόνιο και τα ιόντα χλωρίου και αμμωνίου (Munnich, 1957). Έπειτα, μέσα στη σφαιρική φιάλη με το δείγμα που είναι πλέον σε μορφή κρυστάλλων CaCO 3 προστίθενται 200ml βρασμένο απιονισμένο H 2 O. Εικόνα Β.2.15 η σφαιρική φιάλη κατά την διάρκεια της έκπλυσης. Είναι συνδεμένη η υδραντλία και απομακρύνει το διάλυμα με τα χλωριόντα και αμμωνιόντα στην φιάλη αφήνοντας με την μορφή σκόνης τους κρυστάλλους CaCO 3 6. Καθαρισμός Την παραπάνω διαδικασία της έκπλυσης ακολουθεί ένα ακόμη στάδιο καθαρισμού κατά το οποίο το δείγμα μετατρέπεται ξανά σε αέριο CO 2 με επίδραση υδροχλωρικού οξέως στο στερεό ανθρακικό ασβέστιο. Στη συνέχεια το CO 2 διοχετεύεται μέσα από στήλη ενεργού άνθρακα η οποία κατακρατεί το ραδόνιο (ένα ραδιενεργό αέριο στοιχείο όπως αναφέρεται παραπάνω, το οποίο υπάρχει στον αέρα όλων των κτιρίων και προέρχεται από τα ίχνη ουρανίου που εμπεριέχονται στα 68

οικοδομικά υλικά). Η μη απομάκρυνση του ραδονίου θα μπορούσε να επηρεάσει τον αριθμό των καταγραφομένων διασπάσεων του άνθρακα-14 στο δείγμα (Schoch et al. 1980, Kromer and Munnich 1992) και θα συντελούσε στην επίτευξη νεότερων ηλικιών ραδιοάνθρακα από τις πραγματικές (Μανιάτης 2011, Φακορέλλης 1996). Στην σφαιρική φιάλη με το δείγμα (CaCO 3 + H 2 O) προσαρμόζεται κατάλληλο γυάλινο επίθεμα που διαθέτει ένα γυάλινο δοχείο που περιέχει διάλυμα HCl 3N. Η όλη διάταξη συνδέεται αεροστεγώς με την συσκευή καθαρισμού. Το σύστημα του καθαρισμού διαθέτει έναν γυάλινο σωλήνα με ενεργό άνθρακα. Ο άνθρακας καθαρίζεται πρώτα με θέρμανση (350 C) υπό συνεχή άντληση και στην συνέχεια ψύχεται (0 C) για να αυξηθεί η προσροφητική του ικανότητα. Κατά το πρώτο στάδιο της διαδικασίας εξασφαλίζεται με άντληση σταθερό κενό γύρω από την συσκευή. Στην συνέχεια, έρχεται σε επαφή το υδροχλωρικό οξύ με το δείγμα υπό συνεχή ανάδευση. Παράγεται CO 2 σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση: CaCO 3 + H 2 O + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + 2H 2 O Το παραγόμενο CO 2 αναγκάζεται να περάσει από μια πρώτη παγίδα υδρατμών με στόχο την δέσμευση της υγρασίας του δείγματος για να καταλήξει να στερεοποιηθεί σε μια δεύτερη παγίδα με την βοήθεια υγρού αζώτου. Η δεύτερη αυτή παγίδα υδρατμών είναι ένα γυάλινο δοχείο με διπλό τοίχωμα. Στο εσωτερικό μέρος τοποθετείται μείγμα ξηρού πάγου και ασετόν (-80 C) για την δέσμευση της υγρασίας και στο εξωτερικό τοίχωμα υγρό άζωτο (-196 C)για την στερεοποίηση του δείγματος. Τελικά το δείγμα εξαχνώνεται και διοχετεύεται μέσα από τον ενεργό άνθρακα (0 C) όπου προσροφούνται όλες οι εναπομένουσες προσμίξεις (Schoch amd Munnich 1981, Kromer and Munnich 1992,). Το καθαρό πλέον CO 2 συλλέγεται σε μια σφαιρική φιάλη 6 lt. 69

Εικόνα Β.2.16 το σύστημα της καταβύθισης. Φαίνονται η φιάλη με το διάλυμα του δείγματος (CaCO 3 + H 2 O) και το υδροχλωρικό οξύ. Τα 2 διαλύματα έρχονται σε επαφή για τον σχηματισμό αερίου CO 2. Στην συνέχεια το δείγμα περνάει μέσα από την 1 η παγίδα των υδρατμών, στερεοποιείται στην παγίδα του υγρού αζώτου και μετά την εξάχνωση του περνάει μέσα από τον ενεργό άνθρακα για την απομάκρυνση των υπολειπόμενων προσμίξεων. Μετά το πέρασμα του CO 2 από τον ενεργό άνθρακα το δείγμα συλλέγεται στην σφαιρική φιάλη. 7. Ρύθμιση της τελικής μάζας Για να είναι όμως συγκρίσιμες οι μετρήσεις των διαφόρων δειγμάτων με εκείνες του προτύπου και των ανενεργών δειγμάτων (Background) πρέπει η μάζα του CO 2 να είναι ίδια σε όλα τα δείγματα. Για το λόγο αυτό γίνεται ρύθμιση της τελικής μάζας των δειγμάτων (Volume Calibration). Εικόνα Β.2.17 Σύστημα ρύθμισης της μάζας. Φαίνεται ο σωλήνας συλλογής του δείγματος όπου το δείγμα συλλέγεται και ψύχεται, η φιάλη του ανενεργού άνθρακα με τον οποίο συμπληρώνονται τα μη πλήρη δείγματα, το container που περιέχει το τελικό δείγμα και θα χρησιμοποιηθεί στους μετρητές, η θέση που συνδέεται η φιάλη της καταβύθισης και το σύστημα της αντλίας για την δημιουργία κενού στο σύστημα. 70

Η σφαιρική φιάλη με το δείγμα συνδέεται στο σύστημα ρύθμισης της μάζας όπου γίνεται κενό με την βοήθεια της αντλίας. Στην συνέχεια τοποθετείται Dewar με υγρό άζωτο γύρω από τον σωλήνα συλλογής του δείγματος και ανοίγεται η στρόφιγγα της φιάλης με το δείγμα. Μετά την στερεοποίηση του, το δείγμα στο σωλήνα εξαχνώνεται και καταλαμβάνει ένα μετρητή σταθερού όγκου (3,140 cm 3 ) και σημειώνεται η θερμοκρασία και η πίεση του. Εάν το δείγμα προορίζεται για μεγάλο μετρητή τότε χρειαζόμαστε ποσότητα ίση με 8,47 gr (192,47 mmoles) ενώ αν το δείγμα προορίζεται για μικρό μετρητή χρειαζόμαστε 3,014 gr (68,49 mmoles). Με την βοήθεια της καταστατικής εξίσωσης των πραγματικών αερίων και τις τιμές τις θερμοκρασίας και της πίεσης υπολογίζουμε με ακρίβεια την ποσότητα του δείγματος που διαθέτουμε. Εάν η ποσότητα αυτή είναι μεγαλύτερη από την απαιτούμενη τότε αφαιρείται με άντληση η περιττή ποσότητα. Εάν η ποσότητα του δείγματος είναι μικρότερη από την απαιτούμενη τότε προστίθεται στο δείγμα ανενεργό CO 2 (δηλαδή CO 2 χωρίς 14 C). Τέλος το δείγμα συλλέγεται σε ένα μεταλλικό container και είναι έτοιμο να μετρηθεί στους μετρητές. Η ποσότητα του ανενεργού CO 2 που προστίθεται, εκφράζεται από έναν συντελεστή πλήρωσης (Filling Factor), ο οποίος στην συνέχεια υπεισέρχεται στους υπολογισμούς της ηλικίας του συγκεκριμένου δείγματος. Ο συντελεστής αυτός δίνεται από την σχέση, όπου F ο συντελεστής πλήρωσης, αντιστοιχούν σε ένα πλήρες δείγμα και ο αριθμός των mmoles που ο αριθμός των mmoles του δείγματος. Από την εξίσωση αυτή είναι φανερό ότι τα πλήρη δείγματα έχουν συντελεστή πλήρωσης ίσο με την μονάδα. Η διόρθωση στην ενεργότητα του δείγματος γίνεται πολλαπλασιάζοντας την μετρούμενη ενεργότητα με τον συντελεστή πλήρωσης. Τελική ενεργότητα = (Integral-background)*F/m Ένα μη πλήρες δείγμα ασφαλώς περιέχει μικρότερη ποσότητα 14 C με αποτέλεσμα να μειώνεται η στατιστική και να αυξάνεται το σφάλμα. Αυτό αντιμετωπίζεται με μεγαλύτερης διάρκειας μετρήσεις.. 8. Εισαγωγή στον μετρητή Τα παραπάνω περίπλοκα στάδια επεξεργασίας και καθαρισμού είναι σχεδιασμένα έτσι ώστε να εξασφαλίζουν την υψηλή καθαρότητα του παρασκευαζόμενου αερίου δείγματος CO 2, όπου όλες οι ξένες προσμίξεις είναι κάτω από μερικά μέρη στο εκατομμύριο. Η πορεία του κάθε δείγματος συνεχίζεται τώρα στους μετρητές του εργαστηρίου. Το σύστημα των μετρητών περιγράφηκε λεπτομερώς στην παράγραφο Α.5 Τα αποτελέσματα των μετρητών, η επεξεργασία τους και η ερμηνεία παρουσιάζονται στην επόμενη παράγραφο. 71

Β.2.4 Αποτελέσματα της Χρονολόγησης - Βαθμονόμηση Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα του κάθε δείγματος όπως προέκυψαν από την μέτρηση τους στο εργαστήριο σε ηλικίες ραδιοάνθρακα και στην συνέχεια το βαθμονομημένο αποτέλεσμα σε ημερολογιακή ηλικία. Για τη βαθμονόμηση της ηλικίας χρησιμοποιήθηκε το OxCal v.4.1.5 (Bronk-Ramsey 2010) με το πιο πρόσφατο σετ δεδομένων του 2009 (Reimer et al., 2009). Ο κάθε πίνακας δεδομένων περιλαμβάνει 10 στήλες. Στην πρώτη στήλη (Date) αναγράφεται η ημερομηνία λήξης της μέτρησης του δείγματος και στην δεύτερη στήλη (Ctr) ο μετρητής που μετρήθηκε το δείγμα. Όπως παρατηρούμε το συγκεκριμένο δείγμα (DEM 2193) έχει μετρηθεί 7 φορές σε διαφορετικούς μετρητές, πρακτική που ακολουθείται σε όλα τα δείγματα τα οποία εναλλάσσονται κυκλικά στους μετρητές για την επίτευξη μεγάλης ακρίβειας στα αποτελέσματα. Στην τρίτη στήλη ( 14 C) αναγράφονται οι κρούσεις του δείγματος ανά λεπτό μαζί με τις τυπικές αποκλίσεις τους όπως έχουν καταγραφεί στον μετρητή του δείγματος (Integral). Στην τέταρτη στήλη (Bg) καταγράφονται οι κρούσεις του υποβάθρου όπως αυτές υπολογίζονται μέσα από τον συσχετισμό τους με την κοσμική ακτινοβολία. Ο τρόπος υπολογισμού περιγράφεται στην παράγραφο Α.7.1. Στην πέμπτη στήλη (FF) καταγράφεται ο συντελεστής πλήρωσης του δείγματος ο οποίος υπολογίζεται κατά την διάρκεια του τελευταίου σταδίου της χημικής προετοιμασίας, του σταδίου της ρύθμισης της μάζας (παράγραφος Β.2.3). Στην έκτη στήλη (Standard) καταγράφονται οι κρούσεις του πρότυπου δείγματος μαζί με τις τυπικές αποκλίσεις τους όπως έχουν υπολογιστεί σε συνάρτηση με την καθαρότητα του δείγματος. Η λεπτομερής περιγραφή του υπολογισμού βρίσκεται στην παράγραφο Α.7.1 Στην έβδομη στήλη (pmc) αναγράφεται ο λόγος της ενεργότητας του δείγματος προς την ενεργότητα του προτύπου πολλαπλασιασμένος επί τοις εκατό και μας δείχνει πόσο σύγχρονο είναι το δείγμα μας σε σχέση με το πρότυπο. Η τιμή αυτή διαιρεμένη με το εκατό χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της συμβατικής ηλικίας μέσω της εξίσωσηςage= -8033ln (pcc/100). Στην όγδοη στήλη (prt) αναγράφεται η καθαρότητα του δείγματος με την βοήθεια της οποίας υπολογίζεται η ενεργότητα του προτύπου. Στην ένατη στήλη (δ 13 C) αναγράφεται το ποσοστό της ισοτοπικής κλασμάτωσης που υπολογίζεται μέσα από την σχέση δ δε γματος προτ που. Κάθε πίνακας έχει στην πρώτη γραμμή τον κωδικό επεξεργασίας του δείγματος και το βάρος του. Στην προτελευταία γραμμή αναγράφονται ο μέσος όρος του pmc, ο διορθωμένος λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης λόγος του pmc και η τυπική απόκλιση της τιμής του pmc μεταξύ των διαφόρων μετρήσεων σε κάθε μετρητή. Στην τελευταία γραμμή υπολογίζεται η ηλικία του δείγματος σε έτη ραδιοάνθρακα. Μετά τον πίνακα υπολογισμού παρατίθεται το διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας κάθε δείγματος και η βαθμονομημένη ημερολογιακή ηλικία όπως 72

προκύπτει από το διάγραμμα βαθμονόμησης. Η καμπύλη βαθμονόμησης, όπως συζητήθηκε στην εισαγωγή, έχει κατασκευαστεί από δείγματα γνωστής ηλικίας με απόλυτη ακρίβεια όπως είναι οι δακτύλιοι των δέντρων και συσχετίζει τις ηλικίες 14 C με τις πραγματικές ημερολογιακές ηλικίες. Αφενός λόγω του στατιστικού σφάλματος στον υπολογισμό της ηλικίας και αφετέρου λόγω των κυμάνσεων της καμπύλης βαθμονόμησης που οφείλονται στην αυξομείωση της συγκέντρωσης του 14 C στην ατμόσφαιρα λόγω της επίδρασης του ήλιου το αποτέλεσμα που προκύπτει είναι μια κατανομή πιθανοτήτων. Η κατανομή αυτή παρουσιάζεται με γκρίζο χρώμα στο κάθε διάγραμμα. Στην περίοδο που χρονολογούνται τα δείγματα του Παλαμαρίου υπάρχει μία έντονη πτώση της καμπύλης γύρω στα 2850 π.χ. η οποία οριακά δίνει μικρές πιθανότητες για τα παλαιότερα δείγματα που χρονολογούνται σε αυτή την περίοδο, ενώ οι μεγαλύτερες πιθανότητες συγκεντρώνονται σε ηλικίες κάτω από 2650 π.χ. DEM 2193 weight 8,478 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 14.10.11 3 17,54±0,07 4,13±0,02 1,238 26,96±0,02 61,6±0,3 47-19,97 17.10.11 5 17,11±0,06 4,17±0,02 1,238 26,41±0,02 60,7±0,3 29,8-19,97 24.10.11 8 17,62±0,07 4,16±0,02 1,238 27,10±0,02 61,5±0,3 37,7-19,97 31.10.11 9 15,98±0,05 2,99±0,02 1,238 26,22±0,00 61,3±0,3 44,3-19,97 30.12.11 5 17,18±0,06 4,17±0,02 1,238 26,38±0,02 61,1±0,3 28,2-19,97 13.01.12 3 17,47±0,06 4,25±0,02 1,238 26,95±0,02 60,7±0,3 46,9-19,97 23.01.12 9 16,05±0,06 3,10±0,02 1,238 26,26±0,02 61,1±0,3 45,2-19,97 pmc = 61,12 ± 0,11 pmc 13 C corr., @1950 = 60,51 ± 0,11 Stdev = 0,40 Age = 4036 ± 15 BP Πίνακας Β.2.4.1 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM 2193 Σχήμα Β.2.4.2 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2193 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 73

DEM 2194 weight 3,011 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 31.10.11 4 8,14±0,04 2,64±0,02 1,022 9,22±0,00 60,9±0,5 33,2-19,92 04.11.11 6 8,12±0,04 2,43±0,02 1,022 9,48±0,00 61,4±0,5 32,8-19,92 25.11.11 6 8,10±0,04 2,42±0,02 1,022 9,48±0,00 61,3±0,5 32,7-19,92 02.12.11 4 8,16±0,04 2,62±0,01 1,022 9,22±0,00 61,5±0,5 33,1-19,92 12.12.11 6 8,11±0,05 2,43±0,02 1,022 9,48±0,00 61,4±0,5 32,6-19,92 16.12.11 4 8,18±0,04 2,66±0,01 1,022 9,22±0,00 61,1±0,5 32,9-19,92 02.01.12 6 8,15±0,04 2,56±0,02 1,022 9,48±0,00 60,3±0,5 32,1-19,92 09.01.12 4 8,28±0,05 2,85±0,01 1,022 9,22±0,00 60,2±0,5 32,4-19,92 20.02.12 7 8,13±0,05 2,50±0,01 1,022 9,47±0,01 60,8±0,5 46,8-19,92 pmc = 61,02 ± 0,16 pmc 13 C corr., @1950 = 60,40 ± 0,16 Stdev = 0,49 Age = 4051 ± 21 BP Πίνακας Β.2.4.3 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM - 2194 Σχήμα Β.2.4.4 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2194 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 74

DEM 2195 weight 8,474 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 14.10.11 8 11,79±0,05 4,16±0,02 2,213 27,08±0,02 62,3±0,5 36,9-19,64 17.10.11 9 10,22±0,05 2,99±0,02 2,213 26,17±0,00 61,1±0,4 40,9-19,64 21.10.11 5 11,49±0,05 4,17±0,02 2,213 26,42±0,02 61,3±0,4 30,4-19,64 24.10.11 3 11,63±0,05 4,13±0,02 2,213 26,94±0,02 61,6±0,5 46,6-19,64 23.12.11 8 11,81±0,05 4,31±0,02 2,213 27,05±0,01 61,4±0,4 35,8-19,64 30.12.11 9 10,17±0,04 2,98±0,02 2,213 26,24±0,02 60,6±0,4 42,7-19,64 13.01.12 5 11,66±0,05 4,30±0,02 2,213 26,55±0,02 61,4±0,4 36,2-19,64 20.02.12 3 11,48±0,05 4,22±0,02 2,213 26,91±0,02 59,7±0,5 45,6-19,64 pmc = 90,98 ± 0,13 pmc 13 C corr., @1950 = 60,33 ± 0,13 Stdev = 0,77 Age = 4060 ± 17 BP Πίνακας Β.2.4.5 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM - 2195 Σχήμα Β.2.4.6 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2195 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 75

DEM 2190 weight 8,478 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 17.10.11 8 13,64±0,06 4,16±0,02 1,778 27,10±0,02 62,2±0,4 37,8-20,56 21.10.11 9 12,14±0,05 2,99±0,02 1,778 26,21±0,00 62,1±0,3 43,4-20,56 24.10.11 5 13,40±0,06 4,17±0,02 1,778 26,42±0,02 62,1±0,4 29,9-20,56 04.11.11 9 12,17±0,05 2,97±0,02 1,778 26,26±0,02 62,3±0,3 45-20,56 21.11.11 5 13,31±0,06 4,15±0,02 1,778 26,38±0,02 61,7±0,4 28-20,56 20.01.12 8 13,61±0,05 4,25±0,02 1,778 27,07±0,01 61,5±0,3 36,2-20,56 pmc = 61,99 ± 0,15 pmc 13 C corr., @1950 = 61,44 ± 0,15 Stdev = 0,35 Age = 3913 ± 20 BP Πίνακας Β.2.4.7 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM - 2190 Σχήμα Β.2.4.8 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2190 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 76

DEM 2191 weight 8,475 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 31.10.11 8 17,28±0,06 4,16±0,02 1,278 27,10±0,02 61,9±0,3 38,4-20,04 04.11.11 5 17,06±0,06 4,14±0,02 1,278 26,44±0,02 62,5±0,3 31-20,04 14.11.11 3 17,36±0,07 4,16±0,02 1,278 26,96±0,02 62,6±0,3 47,5-20,04 25.11.11 9 15,71±0,05 2,97±0,02 1,278 26,25±0,02 62,0±0,3 45,3-20,04 13.01.12 8 17,32±0,06 4,26±0,02 1,278 27,06±0,01 61,7±0,3 36,2-20,04 24.02.12 5 17,05±0,06 4,22±0,02 1,278 26,53±0,02 61,8±0,3 35,2-20,04 09.03.12 3 17,33±0,06 4,11±0,02 1,278 26,94±0,02 62,7±0,3 46,7-20,04 26.03.12 5 17,03±0,07 4,21±0,02 1,278 26,49±0,02 61,9±0,3 33,2-20,04 pmc = 62,12 ± 0,10 pmc 13 C corr., @1950 = 61,51 ± 0,10 Stdev = 0,42 Age = 3904 ± 13 BP Πίνακας Β.2.4.9 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM - 2191 Σχήμα Β.2.4.10 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2191 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 77

DEM 2192 weight 8,474 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 27.10.11 3 10,97±0,05 4,12±0,02 2,448 26,95±0,02 62,3±0,5 47,2-19,93 31.10.11 5 10,89±0,04 4,16±0,02 2,448 26,42±0,02 62,4±0,5 30,5-19,93 14.11.11 8 11,03±0,05 4,17±0,02 2,448 27,08±0,01 62,0±0,5 39,1-19,93 21.11.11 9 9,56±0,05 2,99±0,02 2,448 26,24±0,02 61,3±0,5 44,6-19,93 25.11.11 3 10,87±0,04 4,10±0,02 2,448 26,95±0,02 61,5±0,4 47,3-19,93 12.12.11 8 10,99±0,05 4,13±0,02 2,448 27,07±0,01 62,0±0,5 38,5-19,93 26.12.11 9 9,75±0,05 3,04±0,02 2,448 26,25±0,02 62,5±0,5 45,6-19,93 30.01.12 3 10,98±0,05 4,14±0,02 2,448 26,95±0,02 62,1±0,5 47,3-19,93 pmc = 61,99 ± 0,17 pmc 13 C corr., @1950 = 61,37 ± 0,17 Stdev = 0,45 Age = 3923 ± 22 BP Πίνακας Β.2.4.11 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM - 2192 Σχήμα Β.2.4.12 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2192 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 78

DEM 2184 weight 3,015 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 19.12.11 4 6,64±0,04 2,74±0,01 1,456 9,23±0,00 61,5±0,7 32,7-20,02 26.12.11 6 6,46±0,04 2,51±0,02 1,456 9,49±0,00 60,7±0,7 32-20,02 16.01.12 4 6,56±0,04 2,75±0,01 1,456 9,23±0,00 60,0±0,7 32,2-20,02 20.01.12 7 6,47±0,03 2,52±0,01 1,456 9,47±0,01 60,8±0,6 46,2-20,02 03.02.12 6 6,50±0,03 2,48±0,02 1,456 9,49±0,00 61,7±0,6 38,1-20,02 06.02.12 7 6,42±0,04 2,48±0,01 1,456 9,47±0,01 60,5±0,6 46-20,02 17.02.12 4 6,64±0,04 2,78±0,01 1,456 9,23±0,00 60,8±0,6 36,4-20,02 20.02.12 6 6,46±0,04 2,50±0,02 1,456 9,49±0,00 60,8±0,7 37,6-20,02 24.02.12 4 6,54±0,03 2,67±0,01 1,456 9,23±0,00 61,0±0,6 36,2-20,02 02.03.12 7 6,53±0,04 2,51±0,01 1,456 9,48±0,01 61,8±0,7 46,1-20,02 09.03.12 6 6,43±0,03 2,43±0,02 1,456 9,49±0,00 61,3±0,6 37,5-20,02 07.05.12 4 6,50±0,04 2,68±0,01 1,456 9,23±0,00 60,3±0,7 35,3-20,02 21.05.12 7 6,51±0,04 2,44±0,01 1,456 9,47±0,01 62,4±0,6 45-20,02 pmc = 61,06 ± 0,17 pmc 13 C corr., @1950 = 60,45 ± 0,17 Stdev = 0,70 Age = 4044 ± 23 BP Πίνακας Β.2.4.13 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM - 2184 Σχήμα Β.2.4.14 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2184 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 79

DEM 2185 weight 3,015 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 24.02.12 6 3,94±0,03 2,48±0,02 3,913 9,49±0,00 60,4±1,3 38,6-19,26 05.03.12 4 4,08±0,03 2,67±0,01 3,913 9,24±0,00 59,7±1,4 36,9-19,26 09.03.12 7 4,01±0,03 2,44±0,01 3,913 9,48±0,01 64,7±1,2 46,6-19,26 12.03.12 6 3,98±0,03 2,37±0,02 3,913 9,49±0,00 66,5±1,4 38,1-19,26 16.03.12 4 4,10±0,03 2,62±0,01 3,913 9,24±0,00 62,8±1,2 36,3-19,26 19.03.12 7 3,89±0,03 2,40±0,01 3,913 9,47±0,01 61,6±1,4 45,8-19,26 23.03.12 4 4,06±0,03 2,60±0,01 3,913 9,24±0,00 62,1±1,2 35,4-19,26 30.03.12 6 3,98±0,03 2,51±0,02 3,913 9,49±0,00 60,7±1,3 37,2-19,26 02.04.12 7 4,04±0,03 2,52±0,01 3,913 9,47±0,01 62,7±1,4 45,2-19,26 06.04.12 4 4,11±0,03 2,69±0,01 3,913 9,23±0,00 60,2±1,3 35,1-19,26 17.04.12 6 4,09±0,02 2,54±0,02 3,913 9,49±0,00 64,1±1,2 37-19,26 18.04.12 7 4,08±0,06 2,59±0,01 3,913 9,47±0,01 61,8±2,3 44,9-19,26 20.04.12 7 4,08±0,04 2,55±0,01 3,913 9,47±0,01 63,0±1,7 45-19,26 23.04.12 4 4,19±0,03 2,71±0,01 3,913 9,23±0,00 62,6±1,5 34,9-19,26 27.04.12 6 3,98±0,03 2,46±0,02 3,913 9,49±0,00 62,8±1,3 37,1-19,26 pmc = 62,40 ± 0,35 pmc 13 C corr., @1950 = 61,68 ± 0,35 Stdev = 1,87 Age = 3881 ± 45 BP Πίνακας Β.2.4.15 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM- 2185 Σχήμα Β.2.4.16 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2185 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 80

DEM 2189 weight 8,475 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 14.10.11 5 12,41±0,06 4,17±0,02 2,002 26,41±0,02 62,5±0,5 30-19,79 21.10.11 8 12,57±0,05 4,16±0,02 2,002 27,10±0,02 62,1±0,4 38,5-19,79 24.10.11 9 11,19±0,05 2,99±0,02 2,002 26,22±0,00 62,6±0,4 44,4-19,79 31.10.11 3 12,42±0,05 4,12±0,02 2,002 26,95±0,02 61,7±0,4 47,1-19,79 14.11.11 5 12,27±0,06 4,18±0,02 2,002 26,47±0,02 61,2±0,5 32,6-19,79 30.12.11 8 12,51±0,05 4,16±0,02 2,002 27,06±0,01 61,7±0,4 36,8-19,79 20.01.12 3 12,52±0,05 4,26±0,02 2,002 26,95±0,02 61,3±0,4 47,4-19,79 09.03.12 5 12,41±0,05 4,16±0,02 2,002 26,48±0,02 62,4±0,4 32,8-19,79 pmc = 61,93 ± 0,14 pmc 13 C corr., @1950 = 61,28 ± 0,14 Stdev = 0,57 Age = 3933 ± 19 BP Πίνακας Β.2.4.17 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM- 2189 Σχήμα Β.2.4.18 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2189 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 81

DEM 2186 weight 3,018 gr Date Ctr 14 C Bg FF Standard pmc prt δ 13 C 23.12.11 6 3,80±0,03 2,58±0,02 4,671 9,50±0,00 59,9±1,5 32,1-19,82 16.01.12 6 3,77±0,03 2,56±0,02 4,671 9,50±0,00 59,6±1,7 38,6-19,82 09.02.12 7 3,87±0,03 2,57±0,01 4,671 9,48±0,01 63,8±1,6 46,1-19,82 17.02.12 7 3,80±0,03 2,56±0,01 4,671 9,49±0,01 61,2±1,4 46,2-19,82 02.03.12 6 3,76±0,03 2,53±0,02 4,671 9,50±0,00 60,5±1,7 37,6-19,82 09.03.12 4 3,90±0,03 2,63±0,01 4,671 9,24±0,00 64,4±1,4 36-19,82 16.03.12 6 3,65±0,03 2,42±0,02 4,671 9,50±0,00 60,5±1,5 37,5-19,82 23.03.12 6 3,67±0,03 2,39±0,02 4,671 9,50±0,00 63,1±1,5 37,4-19,82 02.04.12 4 3,96±0,03 2,71±0,01 4,671 9,24±0,00 63,0±1,7 35,5-19,82 09.04.12 4 4,00±0,03 2,71±0,01 4,671 9,24±0,00 65,4±1,7 35,2-19,82 23.04.12 6 3,77±0,03 2,51±0,02 4,671 9,50±0,00 62,1±1,7 37,5-19,82 pmc = 61,95 ± 0,34 pmc 13 C corr., @1950 = 61,30 ± 0,34 Stdev = 2,03 Age = 3931 ± 44 BP Πίνακας Β.2.4.19 Αποτελέσματα μετρήσεων και συμβατική ηλικία του δείγματος DEM- 2186 Σχήμα Β.2.4.20 Διάγραμμα βαθμονόμησης της συμβατικής ηλικίας του δείγματος DEM 2186 και υπολογισμός της ημερολογιακής ηλικίας για 68,2% πιθανότητα και 95,4% πιθανότητα 82

Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται συνολικά τα αποτελέσματα και για τα 10 δείγματα που επεξεργάστηκαν και μετρήθηκαν στο εργαστήριο. Δίνονται οι συμβατικές ηλικίες σε έτη ραδιοάνθρακα (BP) με το σφάλμα τους, καθώς και οι βαθμονομημένες ηλικίες π.χ. με πιθανότητα 68,2% και 95,4% όπως προκύπτουν από τα παραπάνω διαγράμματα βαθμονόμησης του πρόγραμμα OxCal v.4.1.5 (Bronk- Ramsey 2010) με το σετ δεδομένων του 2009 (Reimer et al., 2009). Κωδικός Δείγματος Συμβατική Ηλικία (BP) Ημερολογιακή Ηλικία (BC) 68,2 % πιθανότητα Ημερολογιακή Ηλικία (BC) 95,4 % πιθανότητα DEM 2193 4036 ± 15 2577 2496 2619 2488 DEM 2194 4051 ± 21 2620 2497 2831 2490 DEM 2195 4060 ± 17 2620 2502 2832 2495 DEM 2190 3913 ± 20 2467 2350 2472 2310 DEM 2191 3904 ± 13 2462 2350 2469 2342 DEM 2192 3923 ± 22 2471 2349 2476 2310 DEM 2184 4044 ± 23 2617 2495 2830 2484 DEM 2185 3881 ± 45 2458 2301 2473 2207 DEM 2189 3933 ± 19 2475 2351 2486 2346 DEM 2186 3931 ± 44 2481-2344 2568-2292 Πίνακας Β.2.4.21 Συνολικά αποτελέσματα των 10 δειγμάτων και οι βαθμονομημένες ηλικίες τους με πιθανότητα 68,2% και πιθανότητα 95,4%. Το αμέσως επόμενο διάγραμμα (Β.2.4.22) παρουσιάζει τις κατανομές πιθανοτήτων για τις βαθμονομημένες ηλικίες 1σ και 2σ για όλα τα δείγματα μαζί.. Τα δείγματα έχουν τοποθετηθεί με την πολιτισμική τους φάση σύμφωνα με τις αρχαιολογικές ενδείξεις από την αρχαιότερη ΠΕΧ ΙΙ κατώτερα έως την ΜΕΧ ανώτερα. Η κατανομή της πιθανότητας της ηλικίας για κάθε δείγμα παρουσιάζεται με το γκρίζο σχήμα. Ο οριζόντιος άξονας αντιστοιχεί στην ημερολογιακή ηλικία. Έτσι μπορούμε να δούμε την κατανομή των δειγμάτων στον χρόνο και να αποκτήσουμε μια γενική εικόνα για την σχετική χρονολόγηση των δειγμάτων μεταξύ τους. Το δείγμα DEM-2184 δεν φαίνεται να ακολουθεί την χρονολογική σειρά που καθορίστηκε από τους αρχαιολόγους και εμφανίζεται παλαιότερο σε σχέση με τα άλλα δύο δείγματα (DEM- 2185, DEM- 2189) της ίδιας περιόδου, δηλαδή της ΠΕΧ ΙΙΙ. Κάτι τέτοιο μπορεί να οφείλεται σε πιθανή διατάραξη της στρωματογραφίας χωρίς αυτό να είναι άμεσα φανερό κατά την διάρκεια της ανασκαφής. 83

Σχήμα Β.2.4.22 Συνολικό διάγραμμα των βαθμονομημένων ηλικιών των δειγμάτων Β.2.5 Επεξεργασία των αποτελεσμάτων με την εφαρμογή Bayesian analysis Προκειμένου να αυξήσουμε την ακρίβεια των βαθμονομημένων ηλικιών οι οποίες εμφανίζονται διευρυμένες λόγω των έντονων κυμάνσεων της καμπύλης βαθμονόμησης στη περίοδο που καλύπτεται από τα δείγματα του Παλαμαριού χρησιμοποιούμε τα ανασκαφικά δεδομένα. Επίσης λαμβάνονται υπόψη και αξιοποιούνται όλες οι αρχαιολογικές πληροφορίες που μπορεί να αντλήσει κάποιος από την ανασκαφή. Κατά την διάρκεια μιας ανασκαφής τα δείγματα ομαδοποιούνται ανάλογα με το ανασκαφικό στρώμα που ανήκουν οπότε μετά το πέρας της ανασκαφής κάθε στρώμα χρονολογείται από τον αρχαιολόγο έμμεσα χρονολογώντας την κεραμική του κάθε στρώματος. Έτσι τα δείγματα χωρίζονται σε πολιτισμικές 84

φάσεις στις οποίες η μία ακολουθεί χρονικά την άλλη. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος που λαμβάνει υπόψη την στρωματογραφία είναι η εφαρμογή της Bayesian analysis (Ramsey 2009). Με την βοήθεια της στατιστικής αυτής μεθόδου και θεωρώντας ως δεδομένη και αδιατάρακτη την στρωματογραφία μπορούμε να συσχετίσουμε γεγονότα μεταξύ τους και να λάβουμε υπόψη ότι το ένα γεγονός έπεται του άλλου δημιουργώντας μία χρονική σειρά. Με τον τρόπο αυτό οι βαθμονομήσεις σχετίζονται μεταξύ τους και έτσι δημιουργούμε ένα πιο σαφές χρονικό πλαίσιο για τον οικισμό. Για την εφαρμογή της ανάλυσης αυτής στη περίπτωση του Παλαμαριού Σκύρου ορίσαμε τα δείγματα μας κατά φάσεις χωρίς όμως να γνωρίζουμε την ακριβή τους σειρά μέσα σε κάθε φάση. Έχουμε 4 διαφορετικές φάσεις ακολουθούν μία χρονική αλληλουχία από τη παλαιότερη στη νεώτερη ως εξής: α) Πρώιμη Εποχή του Χαλκού ΙΙ, β) Πρώιμη Εποχή του Χαλκού ΙΙ-ΙΙΙ, γ) Πρώιμη Εποχή του Χαλκού ΙΙΙ και δ) Μέση Εποχή του Χαλκού. Έχοντας ως απαραίτητη προϋπόθεση την ορθή αντιστοίχιση των δειγμάτων με τις φάσεις τους κατασκευάσαμε με την βοήθεια της Bayesian Analysis το μοντέλο του οικισμού. Το μοντέλο λαμβάνει υπόψη την σειρά των φάσεων και αντιμετωπίζει εσωτερικά τα δείγματα σε κάθε φάση σαν σύγχρονα χωρίς χρονική σειρά. Δηλαδή θέτουμε ως δεδομένο την φάση που ανήκει το κάθε δείγμα και το πρόγραμμα συμπιέζει τα δείγματα σε κάθε φάση κόβωντας τα άκρα των βαθμονομημένων ηλικιών που δεν συμβαδίζουν με την ορισμένη χρονική ακολουθία. Στη αρχαιότερη φάση ΠΕΧ ΙΙ ανήκουν τα τρία πρώτα δείγματα (DEM 2193, DEM 2194, DEM 2195) Η επόμενη ομάδα των δειγμάτων είναι τα DEM 2190, DEM 2191, DEM 2192 τα οποία σύμφωνα με τις αρχαιολογικές χρονολογήσεις ανήκουν στην ΕΒΑ ΙΙ-ΙΙΙ (φάση Καστρί). Η τρίτη ομάδα δειγμάτων είναι τα DEM 2184, DEM 2185, DEM 2189 τα οποία κατατάσσονται αρχαιολογικά στην ΕΒΑ ΙΙΙ. Το τελευταίο δείγμα που χρονολογήθηκε ανήκει στην ΜΒΑ (μέση εποχή του χαλκού). Τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των χρονολογήσεων με την χρήση της Bayesian analysis σύμφωνα με το μοντέλο που περιγράψαμε παραπάνω παρουσιάζονται στο παρακάτω σχήμα Β2.5.1. Στο σχήμα αυτό αποδίδονται ηλικίες στα δείγματα έχοντας λάβει υπόψη το γεγονός ότι ανήκουν στο ίδιο ανασκαφικό στρώμα και επομένως μπορούμε να πετύχουμε στενότερα όρια στις βαθμονομημένες ηλικίες τους. Η απλή βαθμονομημένη ηλικία τους δίνεται από τις γκρίζες περιοχές του διαγράμματος. Η μοντελοποιημένη βαθμονομημένη ηλικία δίνεται από τις μαύρες περιοχές του διαγράμματος. Οι αγκύλες κάτω από τις κατανομές πιθανοτήτων ορίζουν τις πιιθανότητες για 1σ και 2σ. Οι αγκύλες αναφέρονται στις μοντελοποιημένες βαθμονομημένες ηλικίες. Παρουσιάζονται επιπλέον τα όρια που θα μπορούσε να έχει κάθε εποχή δεδομένου ότι τα δείγματα που χρονολογήθηκαν ανήκουν στην συγκεκριμένη εποχή. Τα όρια αυτά φαίνονται από τις γραμμές boundary του διαγράμματος. 85

Σχήμα Β.2.5.1 διάγραμμα Oxcal με τις βαθμονομημένες ηλικίες των δειγμάτων του Παλαμαριού μετά την Bayesian analysis που δείχνει τις αρχαιολογικές φάσεις και τις μεταβάσεις μεταξύ τους. Η κατανομή της πιθανότητας της ηλικίας κάθε δείγματος μετά την ανάλυση Bayesian παριστάνεται με σκούρο γκρι χρώμα ενώ η απλές βαθμονομημένες ηλικίες παριστάνονται με ελαφρύ γκρι χρώμα. Στον πίνακα που ακολουθεί (Β.2.5.2) παρουσιάζονται για συγκριτικούς λόγους οι ηλικίες που προέκυψαν από τις απλές βαθμονομήσεις κάθε δείγματος ξεχωριστά και τις βαθμονομήσεις μετά την στατιστική επεξεργασία με το μοντέλο 86

των φάσεων. Όπως έχουμε ήδη αναλύσει η συμβατική ηλικία του δείγματος προέρχεται από τα αποτελέσματα της μέτρησης του δείγματος στο σύστημα του εργαστηρίου, εκφρασμένη σε έτη πριν το παρόν (BΡ), έπειτα από διορθώσεις λόγω ισοτοπικής κλασμάτωσης, της τιμής του θορύβου μέσω της συσχέτισης με την κοσμική ακτινοβολία που καταγράφεται στον μετρητή του δείγματος και διορθώσεις στην τιμή του προτύπου μέσω την συσχέτισης με την καθαρότητα του δείγματος. Η συμβατική ηλικία υπολογίστηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο (Β.2.4) με σφάλματα μεταξύ 13 έως 45 χρόνων. Για την δημιουργία του μοντέλου όμως όποια τιμή σφάλματος ήταν μικρότερη από 30 χρόνια εξισώθηκε με 30. Ο λόγος που επιλέχτηκε η τιμή 30 χρόνια ως το ελάχιστο σφάλμα για μία ηλικία βασίζεται στην πολυετή εμπειρία του εργαστηρίου σε χρονολογήσεις αλλά και σε διεργαστηρικές βαθμονομήσεις. Έτσι για τον υπολογισμό της ηλικίας κάθε δείγματος χρησιμοποιείται ως ελάχιστο σφάλμα τα 30 χρόνια για είμαστε ασφαλής με την χρήση της στατιστικής. Στον Πίνακα Β.2.5.2 στη στήλη βαθμονομημένη ηλικία είναι οι ηλικίες με πιθανότητες 95.4% που προκύπτουν από απλή βαθμονόμηση κάθε δείγματος χωριστά ενώ η τελευταία στήλη παρουσιάζει τις βαθμονομημένες ηλικίες πάλι με πιθανότητες 95,4%, μετά την μοντελοποίηση με την χρήση Bayesian analysis. Κωδικός Δείγματος Συμβατική Ηλικία (BP) Απλή Βαθμονομημένη Ηλικία (BC) Μοντελοποιημένη βαθμονομημένη Ηλικία (BC) DEM 2193 4036 ± 30 2831-2473 2584-2472 DEM 2194 4051 ± 30 2836-2476 2600-2474 DEM 2195 4060 ± 30 2840-2482 2618-2475 DEM 2190 3913 ± 30 2474-2299 2551-2406 DEM 2191 3904 ± 30 2471-2296 2552-2406 DEM 2192 3923 ± 30 2487-2299 2552-2406 DEM 2184 4044 ± 30 2833-2475 2508-2350 DEM 2185 3881 ± 45 2473-2207 2480-2356 DEM 2189 3933 ± 30 2562-2307 2482-2353 DEM 2186 3931 ± 44 2568-2292 2474-2311 Πίνακας Β.2.5.2 Συγκεντρωτικός πίνακας των αποτελεσμάτων των δειγμάτων. 87

Με την προσεκτική μελέτη του παραπάνω πίνακα μπορούμε να εξάγουμε συμπεράσματα σχετικά με την ηλικία του κάθε δείγματος. Με το δεδομένο ότι τα δείγματα έχουν ορθές αρχαιολογικές ηλικίες αντιλαμβανόμαστε αμέσως την χρησιμότητα της Bayesian analysis αφού με την βοήθεια της μειώνονται σημαντικά οι κατανομές πιθανότητας του κάθε δείγματος και οδηγούμαστε σε πιο ακριβείς χρονολογήσεις. Για παράδειγμα στο δείγμα DEM-2193 με την εφαρμογή της στατιστικής το εύρος του μειώθηκε κατά 282 χρόνια και στο δείγμα DEM-2190 κατά 30 χρόνια. Η μείωση που μπορούμε να επιτύχουμε στο εύρος των αποτελεσμάτων μας είναι της τάξης εκατοντάδων ή δεκάδων χρόνων. Όποια και αν είναι όμως τελικά η μείωση είναι αδιαμφισβήτητη η αξία και χρησιμότητα της καθώς μπορούμε πλέον να ορίζουμε με μεγαλύτερη σαφήνεια τα αποτελέσματα μας. Απαραίτητη βέβαια προϋπόθεση για την χρήση μοντέλων είναι η ύπαρξη σωστής στρωματογραφικής αλληλουχίας που να παρέχεται από τον αρχαιολόγο. Β.2.6 Χρονικό πλαίσιο Παλαμαριού- Σχολιασμός των αποτελεσμάτων Τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης για τις φάσεις που ορίζουν τα δείγματα που χρονολογήθηκαν παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα. Για συγκριτικούς λόγους μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον σταθμισμένο μέσο (weighted mean), τη μέση τιμή (median) και το εύρος 2σ (range) για την αρχή και τις χρονικές μεταβάσεις μεταξύ των φάσεων όπως δίνονται από την στατιστική επεξεργασία του μοντέλου. Το span είναι το εύρος της κάθε φάσης όπως υπολογίζεται από το πρόγραμμα και range είναι τα όρια που υπολογίζονται για της αλλαγές της κάθε φάσης. Τα αποτελέσματα αυτά συνιστούν την απόλυτη χρονολόγηση της κάθε φάσης όπως προέκυψε από τις χρονολογήσεις των δειγμάτων του Παλαμαριού από το εργαστήριο. Χρονική φάση Span w.mean (μ) median (m) range (BC) Start ΠΕΧ ΙΙ 2550 2530 2667-2487 ΠΕΧ II 93 Transition ΠΕΧ II/II-III 2482 2477 2570-2441 ΠΕΧ II-III 49 Transition ΠΕΧ II-III/III 2457 2466 2543-2361 ΠΕΧ III 60 Transition ΠΕΧ III/ΜΕΧ 2434 2453 2476-2346 ΜΕΧ 5 End ΜΕΧ 2387 2407 2474-2236 Πίνακας Β.2.6.1 χρονολογήσεις των φάσεων του οικισμού Παλαμάρι σύμφωνα με τα αποτελέσματα της Bayesian analysis Για την σύγκριση των αποτελεσμάτων του Παλαμαριού αναζητήθηκαν στην βιβλιογραφία χρονολογήσεις για τις αντίστοιχες χρονικές περιόδους από άλλες 88

περιοχές. Η κάθε εποχή (πχ Πρώιμη Εποχή του Χαλκού) υποδιαιρείται σε μικρότερες χρονικές περιόδους. Η διαίρεση αυτή βασίζεται στις διαφορές που υπάρχουν μεταξύ των διαφόρων φάσεων όπως για παράδειγμα διαφορές στην μορφή, στο σχήμα και το χρώμα των αγγείων ή διαφορές στον τρόπο ζωής των ανθρώπων. Σχήμα Β.2.6.2 αρχαιολογικές χρονολογήσεις για την πρώιμη εποχή του χαλκού στην Ελλάδα (στεριά), Κυκλάδες, Κρήτη και Τροία (foundation of Hellenic world, 2012) Στο παραπάνω διάγραμμα (Σχήμα Β.2.6.2) φαίνονται οι διάφορες φάσεις της ΠΕΧ (EBA- Early Bronze Age) η οποία στις Κυκλάδες ονομάζεται Πρωτοκυκλαδική Περίοδος (EC- Early Cycladic), στην Κρήτη Πρωτομινωική (EM- Early Minoan), στην στερεά Ελλάδα Πρωτοελλαδική (EH- Early Hellenic) και οι συσχέτισή τους με απόλυτες χρονολογήσεις που έχουν προκύψει από μετρήσεις Ραδιοάνθρακα. Τα χρονικά όρια της Πρώιμης Εποχής του Χαλκού ορίζονται μεταξύ 3000-2000 π.χ. Η ΠΕΧ χωρίζεται σε 3 υποπεριόδους. Την ΠΕΧ Ι (3000-2650 πχ.), ΠΕΧ ΙΙ (2650-2200 πχ.), ΠΕΧ ΙΙΙ (2200-2000 πχ.) (Cline 2010). Υπάρχει και μία ακόμη υποπερίοδος η οποία αναφέρεται στην βιβλιογραφία ως φάση «Καστρί» και τοποθετείται στην μετάβαση από την ΠΕΧ ΙΙ στην ΠΕΧ ΙΙΙ. Η Σωτηρακοπούλου (1993) αναφέρει ότι η «Φάση Καστρί» αποτελεί μια μεταβατική φάση μικρής προφανώς διάρκειας, ενδιάμεση μεταξύ της Πρώιμης Εποχής του Χαλκού ΙΙ και της Πρώιμης Εποχής του Χαλκού ΙΙΙ, που συμπίπτει χρονικά εν μέρει με τα τελευταία στάδια της πρώτης και εν μέρει με τα πρώιμα στάδια της δεύτερης και αποτελεί τον συνδετικό κρίκο ανάμεσα στις δύο αυτές περιόδους. Έχουν γίνει πολλές χρονολογήσεις με άνθρακα -14 για διάφορους οικισμούς του Αιγαίου κατά την περίοδο αυτή και έτσι έχει γίνει μια συστηματική προσπάθεια προς την δημιουργία του απόλυτου χρονικού πλαισίου των διάφορων φάσεων της εποχής αυτής. 89