“人类的摇篮”比之前认为的更古老
“人类的摇篮”比之前认为的更古老Original Takeko
原理 2022-07-01 05:30
Posted on 浙江
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地球不会轻易告诉我们它的秘密，即使在“人类的摇篮”也是如此。 “人类的摇篮”位于南非，它由各种包含化石的洞穴组成，在那里人们发现了大量与人类进化有关的化石。几十年来，科学家一直在研究这些早期人类祖先和他们“失散多年”的亲缘物种的化石。 如今，地质学家开发的一种定年方法，将一些于“人类的摇篮”斯泰克方丹洞穴遗址发现的化石的年龄向前推了100多万年。在发表在《美国国家科学院院刊》的一项新研究中，一组国际团队发现，这里所有包含南方古猿（Australopithecus）的洞穴沉积物的年龄应该都在340万到370万年左右，而不是像研究人员之前推测的200万到250万年。
斯泰克方丹洞穴 斯泰克方丹洞穴是“人类的摇篮”代表洞穴之一，这是一个深邃而复杂的洞穴系统，其中保存了古人类占领这片地区的漫长的历史故事。尤其是，1936年在这里发现了第一具成年南方古猿化石。 从那时起，科学家陆续发掘了数以百计的南方古猿化石，比如著名的“普莱斯太太”（Mrs. Ples），还有被称为“小脚丫”（Little Foot）的几乎完整的骨架。 古人类学家和其他科学家几十年来一直在研究斯泰克方丹和其他洞穴遗址，努力揭示过去400万年的人类进化和环境演变。 地质学家达里尔·格兰杰（Darryl Granger）正是这些科学家中的一员。格兰杰的研究着重于为地质沉积物定年。当他还是一名博士生时，他设计了一种对埋藏在洞穴中的沉积物进行定年的方法，现在被世界各地的研究人员广泛使用。
斯泰克方丹有比世界上其他地方更多的南方古猿化石，但是，理解这些化石的年代却是个很棘手的问题，因为岩石和骨骼都埋到了地下深洞的底部，而对洞穴沉积物进行测算的方法则少之又少。 格兰杰先前在斯泰克方丹的研究，已经将小脚丫骨架的年龄测定为约370万年，但科学家仍然对这里其他化石的年龄争论不休。
为化石定年
在发现许多古人类化石的东非，大裂谷火山铺下的火山灰层可以被定年。研究人员利用这些灰层来帮助估计化石的年龄。
但在南非，尤其是在山洞里，科学家没有这种便捷的方法。他们通常使用在骨骼周围发现的其他动物化石来估计它们的年龄，或者使用沉积在洞穴中的方解石流石。 但是，骨骼在洞穴中可能会移位，年代更近的流石有可能沉积在古老的沉积物之中，让这些方法有可能得到不正确的结果。人们先前已经研究了附近发现的动物化石，并比较了流石等洞穴特征的年代，最终得到了一系列不同的结果。 还有一种更准确的方法是确定发现化石的岩石的年代。嵌入化石的类似混凝土的基质，也就是所谓的角砾岩，正是格兰杰和团队分析的材料。 团队利用加速器质谱法（AMS）测量岩石中的放射性核素，同时进行了详细的地质测绘，详细研究了洞穴沉积物积累的方式，从而确定斯泰克方丹包含南方古猿的沉积物的年龄。 团队研究了宇宙成因核素。这是由宇宙射线（不断轰击地球的高能粒子）产生的极罕见的同位素。这些射入的宇宙射线有足够的能量，在地表岩石中引起核反应，在矿物晶体中产生新的放射性同位素。因此这种特殊的同位素能揭示化石、地质特征和岩石的历史。
一个典型的例子是铝-26，也就是缺少一个中子的铝，它会在数百万年的时间里逐渐衰变成镁。由于铝-26是在岩石暴露在地表时形成的，而不是在被深埋在洞穴中后形成的，研究人员可以通过测量铝-26和另一种宇宙成因核素铍-10的水平，来确定洞穴沉积物和其中化石的年代。 结果表明，这些化石格外古老，比人们最初认为的要古老得多，应该在340万到370万年左右。这个时间段让这些化石更接近于南方古猿时代的开端，而非结尾。作为对比，来自埃塞俄比亚的著名南方古猿化石“露西”具有320万年的历史，而她所属的物种南方古猿阿法种（Australopithecus africanus）可以追溯到大约390万年前。除了基于宇宙成因核素对斯泰克方丹的定年之外，团队还仔细绘制了洞穴沉积物的地图，并展示了不同年代的动物化石在20世纪30年代和40年代的发掘过程中是如何被混在一起的，从而导致了几十年来定年结果的混乱。他们也希望这能让人们相信，这种定年方法有能力给出可靠的结果。
理解过去的故事 格兰杰和团队认为，借助这种方法，我们可以更准确地将古人类及其亲缘物种置于正确的时间段内，无论是在非洲还是世界其他地方都是如此。 化石的年代至关重要，因为它影响着科学家对当时生活环境的理解。古人类如何进化，在哪里进化，如何融入生态系统，以及他们的近亲都有谁，这些都是紧迫而复杂的问题。将斯泰克方丹的化石放入适当的历史大背景中，是向解开整个谜题迈出的一步。
#创作团队：
撰文：Takeko排版：雯雯
#参考来源：
https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2022/Q2/fossils-in-the-cradle-of-humankind-may-be-more-than-a-million-years-older-than-previously-thought.html#图片来源：
封面图&首图：Jason Heaton and Ronald Clarke, in cooperation with the Ditsong Museum of Natural History
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