「人類的搖籃」比之前認為的更古老

地球不會輕易告訴我們它的秘密,即使在「

地球不會輕易告訴我們它的秘密,即使在「人類的搖籃」也是如此。

「人類的搖籃」位於南非,它由各種包含化石的洞穴組成,在那裡人們發現了大量與人類進化有關的化石。幾十年來,科學家一直在研究這些早期人類祖先和他們「失散多年」的親緣物種的化石。

如今,地質學家開發的一種定年方法,將一些於「人類的搖籃」斯泰克方丹洞穴遺址發現的化石的年齡向前推了100多萬年。在發表在《美國國家科學院院刊》的一項新研究中,一組國際團隊發現,這裡所有包含南方古猿(Australopithecus)的洞穴沉積物的年齡應該都在340萬到370萬年左右,而不是像研究人員之前推測的200萬到250萬年。

斯泰克方丹洞穴

斯泰克方丹洞穴是「人類的搖籃」代表洞穴之一,這是一個深邃而複雜的洞穴系統,其中保存了古人類佔領這片地區的漫長的歷史故事。尤其是,1936年在這裡發現了第一具成年南方古猿化石。

從那時起,科學家陸續發掘了數以百計的南方古猿化石,比如著名的「普萊斯太太」(Mrs. Ples),還有被稱為「小腳丫」(Little Foot)的幾乎完整的骨架。

古人類學家和其他科學家幾十年來一直在研究斯泰克方丹和其他洞穴遺址,努力揭示過去400萬年的人類進化和環境演變。

地質學家達里爾·格蘭傑(Darryl Granger)正是這些科學家中的一員。格蘭傑的研究著重於為地質沉積物定年。當他還是一名博士生時,他設計了一種對埋藏在洞穴中的沉積物進行定年的方法,現在被世界各地的研究人員廣泛使用。

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,理解這些化石的年代卻是個很棘手的問題,因為岩石和骨骼都埋到了地下深洞的底部,而對洞穴沉積物進行測算的方法則少之又少。

格蘭傑先前在斯泰克方丹的研究,已經將小腳丫骨架的年齡測定為約370萬年,但科學家仍然對這裡其他化石的年齡爭論不休。

為化石定年

在發現許多古人類化石的東非,大裂谷火山鋪下的火山灰層可以被定年。研究人員利用這些灰層來幫助估計化石的年齡。

但在南非,尤其是在山洞裡,科學家沒有這種便捷的方法。他們通常使用在骨骼周圍發現的其他動物化石來估計它們的年齡,或者使用沉積在洞穴中的方解石流石。

但是,骨骼在洞穴中可能會移位,年代更近的流石有可能沉積在古老的沉積物之中,讓這些方法有可能得到不正確的結果。人們先前已經研究了附近發現的動物化石,並比較了流石等洞穴特徵的年代,最終得到了一系列不同的結果

還有一種更準確的方法是確定發現化石的岩石的年代。嵌入化石的類似混凝土的基質,也就是所謂的角礫岩,正是格蘭傑和團隊分析的材料。

團隊利用加速器質譜法(AMS)測量岩石中的放射性核素,同時進行了詳細的地質測繪,詳細研究了洞穴沉積物積累的方式,從而確定斯泰克方丹包含南方古猿的沉積物的年齡。

團隊研究了宇宙成因核素。這是由宇宙射線(不斷轟擊地球的高能粒子)產生的極罕見的同位素。這些射入的宇宙射線有足夠的能量,在地表岩石中引起核反應,在礦物晶體中產生新的放射性同位素。因此這種特殊的同位素能揭示化石、地質特徵和岩石的歷史。

一個典型的例子是鋁-26,也就是缺少一個中子的鋁,它會在數百萬年的時間裡逐漸衰變成鎂。由於鋁-26是在岩石暴露在地表時形成的,而不是在被深埋在洞穴中後形成的,研究人員可以通過測量鋁-26和另一種宇宙成因核素鈹-10的水平,來確定洞穴沉積物和其中化石的年代

結果表明,這些化石格外古老,比人們最初認為的要古老得多,應該在340萬到370萬年左右這個時間段讓這些化石更接近於南方古猿時代的開端,而非結尾。作為對比,來自衣索比亞的著名南方古猿化石「露西」具有320萬年的歷史,而她所屬的物種南方古猿阿法種(Australopithecus africanus)可以追溯到大約390萬年前。

除了基於宇宙成因核素對斯泰克方丹的定年之外,團隊還仔細繪製了洞穴沉積物的地圖,並展示了不同年代的動物化石在20世紀30年代和40年代的發掘過程中是如何被混在一起的,從而導致了幾十年來定年結果的混亂。他們也希望這能讓人們相信,這種定年方法有能力給出可靠的結果。

理解過去的故事

格蘭傑和團隊認為,藉助這種方法,我們可以更準確地將古人類及其親緣物種置於正確的時間段內,無論是在非洲還是世界其他地方都是如此。

化石的年代至關重要,因為它影響著科學家對當時生活環境的理解。古人類如何進化,在哪裡進化,如何融入生態系統,以及他們的近親都有誰,這些都是緊迫而複雜的問題。將斯泰克方丹的化石放入適當的歷史大背景中,是向解開整個謎題邁出的一步。

#創作團隊:

撰文:Takeko

排版:雯雯

#參考來源:

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

#圖片來源:

封面圖&首圖:Jason Heaton and Ronald Clarke, in cooperation with the Ditsong Museum of Natural History

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