Có hai phương pháp chính xác định tuổi hóa thạch là niên đại tương đối và niên đại tuyệt đối.
Phương pháp niên đại tương đối được sử dụng để xác định độ tuổi gần đúng của hóa thạch, bằng cách so sánh nó với các loại đá và hóa thạch tương tự ở độ tuổi đã biết.
Phương pháp niên đại tuyệt đối được sử dụng để xác định tuổi chính xác của hóa thạch bằng cách sử dụng phép đo phóng xạ để đo sự phân rã của các đồng vị trong hóa thạch hoặc các đá liên kết với nó.
Phương pháp niên đại tương đối
Phần lớn hóa thạch được xác định tuổi bằng cách sử dụng phương pháp niên đại tương đối. Sử dụng niên đại tương đối, hóa thạch được so sánh với thứ gì đó ở một thời đại đã được biết đến.
Hóa thạch có niên đại tương đối được tìm thấy trong đá trầm tích, hình thành khi trầm tích bị xói mòn tích tụ ở những nơi trũng. Một số nơi có thể là đồng bằng ngập nước, đáy hồ hoặc đáy đại dương. Hầu hết đá trầm tích có nhiều hơn một lớp, các lớp đá lắng đọng tuần tự do các thời kỳ tích tụ trầm tích khác nhau, lớp dưới cùng là lớp già nhất. Tuy nhiên, điều này đôi khi tính toán phức tạp bởi thực tế các lực địa chất có thể gây ra đứt gãy, nghiêng đá.
Ví dụ, nếu bạn có một con bọ ba thùy (trilobite) hóa thạch, tìm thấy ở hệ tầng Wheeler. Hệ tầng Wheeler được cho là có niên đại khoảng 507 triệu năm tuổi. Vì vậy, chúng ta biết bọ ba thùy cũng có niên đại khoảng 507 triệu năm tuổi.
Tuy nhiên, làm thế nào xác định độ tuổi của một khối đá nếu trước đó nó chưa được xác định niên đại? Các nhà khoa học có thể sử dụng một số loại hóa thạch nhất định được gọi là hóa thạch chỉ mục để hỗ trợ việc xác định niên đại tương đối thông qua mối tương quan.
Hóa thạch chỉ mục là những hóa thạch được biết xuất hiện trong một độ tuổi rất cụ thể. Nếu hóa thạch mà bạn đang cố gắng xác định niên đại, xuất hiện cùng với một trong những hóa thạch chỉ mục này thì hóa thạch mà bạn đang xác định niên đại phải nằm trong độ tuổi của hóa thạch chỉ mục.
Phương pháp niên đại tuyệt đối
Niên đại tuyệt đối được sử dụng để xác định tuổi chính xác của đá hoặc hóa thạch thông qua phương pháp đo phóng xạ. Cách xác định niên đại bằng phép đo phóng xạ chính xác hơn so với phương pháp niên đại tương đối, bởi thay vì nói “hóa thạch này già hơn hóa thạch kia”, bạn có thể nói “hóa thạch này …… tuổi”.
Tiến sĩ Willard Frank Libby (1908 - 1980), nhà hóa học người Mỹ, được vinh danh với giải thưởng Nobel năm 1960 vì khám phá ra phương pháp xác định niên đại bằng carbon phóng xạ. Phương pháp này trở nên vô cùng quý giá cho các nhà khảo cổ học, nhân chủng học và nhà khoa học.
Xác định niên đại hóa thạch bằng carbon phóng xạ là kỹ thuật đo phóng xạ nhằm phân tích thành phần hóa học (như carbon-12, carbon-14) của vật liệu hữu cơ để xác định tuổi của hóa thạch (thực vật, động vật). Đây là phép tính tuổi của một chất bằng cách đo chất phóng xạ chứa trong nó.
Mặc dù việc xác định niên đại hóa thạch bằng carbon phóng xạ chính xác hơn nhưng nó vẫn có những hạn chế. Kỹ thuật này chỉ có thể sử dụng để xác định niên đại của những hóa thạch dưới 60.000 năm. Ở hóa thạch trên 60.000 năm, không có đủ carbon-14 để xác định niên đại một cách đáng tin cậy về cuộc sống thời tiền sử. Ngoài ra, chỉ có thể sử dụng phương pháp xác định niên đại bằng carbon trên chất hữu cơ. Trong khi các vật liệu như kim loại không thể xác định niên đại bằng carbon phóng xạ.
