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道县发现:47枚牙齿的故事(3)

2015-11-04 15:55 作者:艾江涛来源:三联生活周刊 2015年第44期
湖南道县发现的47枚具备完全现代形态人类特征的牙齿化石,使中国乃至东亚人从当地起源的可能性变得更大。

 

铀系测年法

“我的任务很简单,就是采一些样品,帮助他们测年。”尽管蔡演军非常谦逊,但谁都知道,决定一次人类化石考古的意义如何,往往在于所得到的比较可信的测年数据。

人类化石的测年极其复杂,随着各个学科的发展,测年的方法也日趋丰富和先进。“非洲起源说”的重要证据,正是来自分子人类学的研究成果。1987年,美国加州大学伯克利分校的生物化学家阿伦·威尔逊和他的研究小组,分析了来自亚洲、欧洲、非洲、新几内亚以及澳洲土著在内182人的线粒体DNA。线粒体位于细胞核与细胞膜之间的细胞液中,每个线粒体含有一条或多条携带人类遗传特征的DNA链,只能由母亲传给孩子。观察不同人群线粒体中DNA的突变情况,威尔逊绘制出了线粒体DNA的系统树,其根部出现在非洲,时间约距今20万年。对此威尔逊诙谐地说:“我们也许可以将这位幸运的女性称为夏娃,她的世系一直延续至今。”这一著名的“线粒体夏娃”学说,也招致了一些批评,因为重建谱系图有很多种方法和很多可能的不同结果。

而热释光法和电子回旋共振法,则在确定非洲和西亚一些更新世晚期(约12万~1万年前)的人类化石年代方面发挥了重要作用。在以色列斯库尔(Skhul)和卡夫扎(Qafzeh)发现的人类化石,在20世纪80年代中期前被测定为距今约6万年前,近年来根据上述两种方法,其测年被提前至距今12万~8万年前。

热释光法和光释光法,更适合测定在高温或光照暴露之后再被埋藏起来的化石。对于南方喀斯特地貌的岩溶洞来说,铀系测年法是最好的办法。铀系测年法的原理与碳14法类似,都利用了自然界中同位素原子衰变过程中的半衰期测年。蔡演军在此次道县的测年中,采用了230Th -234U不平衡铀系法测年,他进一步解释道,铀的衰变是一个多衰变而且不平衡的过程,由于半衰期比较长,可以测距今数十万年的年代。“238U像一个非常大的水库,往下流水到234U的水池,再往下流到230Th的水池。234U的半衰期为24.56万年,230Th的半衰期为7.56万年,碳酸盐开始沉积时,不含230Th和234U,我们可以测定碳酸盐样品中238U、234U和230Th等的含量,进而计算经过了多少年。”

蔡演军的方法是在发现人类牙齿的第二层上面的钙板层和下方的砾石层,寻找到满足测试的碳酸盐样品,以此卡住牙齿化石的年代范围,因为堆积层越往下年代越老,越往上则年代越轻。

样品的选择是测年的关键。每挖掘出一个新鲜面,蔡演军都要去挑选适合测量的样品。碳酸盐样品的纯度越高,含铀量越高,测年越准确,误差最低可达到千分之五。

符合要求的样品并不好找,蔡演军先后在第二层和第三层找到9块次生碳酸盐碎屑样品,它们的年代从12万年到大于50万年前不等,从而提供了化石不老于12万年的数据。然而,确定化石最年轻年龄的样品却一直没有进展,直到在2014年的一次取样中,蔡演军才找到了一个生长在第一层上的小石笋,这个小石笋的两个年代确定了牙齿化石老于8万年。至此,牙齿的年代范围才终于被卡定在12万~8万年前。

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