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《自然》:周口店在更久远更寒冷的年代

来源:网络资源 2009-09-03

  今年是周口店古人类遗址发现80周年,在这80年中,中外学者在北京猿人的生存时间上,基本达成一种共识,即距今四五十万年,这个时间已被写进中小学教科书。

  在刚刚出版的最新一期《自然》杂志上,南京师范大学教授沈冠军、中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星等人,发表了他们最新研究结果,将北京猿人的生存时间推向了更久远的77万年前。这个成果,在国内外引起高度关注,谜一般的北京猿人,再度成为热点,它的头骨复原图也出现在本期《自然》的封面上。

  一个更精确的时间

  长期以来,在古人类—旧石器考古学研究领域中,年代的测定一直是个关键性的、争议较大的难题,各种手段都存在着一定的局限性,年代测定的结果也有着相当大的不确定性。再加上我国古人类遗址在测年上“先天不足”,在非洲古人类遗址中广泛用于测年的、能更精确见证遗址时间的火山灰,在我国的旧石器遗址中很难找到。“年代测定,对古人类研究起着至关重要的作用。”高星说,“年代的准确性,对研究不同地区的古人类间的演化过程、时序和迁移路线等方面,可以起到决定性的作用。”

  从周口店的测年历史看,“距今四五十万年”的结论,是在80年前遗址发掘之初,由古生物学家根据同时发掘出的动物化石而推测出的结果,此后随着地质测年方法的兴起,周口店成为多种测年法的研究热点。质谱铀系测年法曾被应用于周口店的年代测定,得出第1/2层约40万年、第5层约60万年,但这一结论尚未被普遍接受,同时铀是一种衰变周期很短的元素,因此可测定年代的上限只有60万年。

  此次用于周口店的测年手段,是古人类研究领域在最近几年刚刚开始采用的一种新方法,这种被称为铝铍埋藏测年法的手段,最早用于地貌研究中,测定河流下切速度。2003年,该方法被成功应用于南非一个古人类遗址的年代研究,其结果发表于《科学》杂志。“文章发表后,我们马上意识到,它有可能为我国古人类遗址的年代研究带来新的契机。”沈冠军说,“这种方法可以用来测定上百万年遗址的年代,所需材料为石英矿物,在我国古人类遗址中,也相对容易找到。”

  此次在周口店所提取的样本是取自遗址下部的第7~10层石英砂,和三件早年出土于第8~9层的石英质石制品,其结果得出了相互一致的结论:距今77万年,误差8万年。

  一个更寒冷的时代

  本期《自然》的封面上赫然印着“一个更冷的新年代”的注解,高星说,推进二三十万年,在古人类学研究上,也许不是什么惊人的时间差,而这二三十万年,对北京人来说,却有着非同一般的意义。本期《自然》配发的一位国外学者的评论文章也指出了这一点。文章说,这个时间将北京人生活的环境,移向了一个更寒冷的时代。

  到目前为止,从全球古人类遗址的分布上看,绝大多数的遗址分布在温暖的地带,比如南非、东非、印尼的爪哇岛以及我国南方地区。周口店位于东亚大陆靠北的区域,北京猿人一直是古人类中的“耐寒一族”,为古人类对寒冷气候的适应能力提供一个难得的研究范本。此次测年的新结论则进一步改写了北京人生存的气候条件。从年代上看,四五十万年前,正是被学界称为间冰期(两个冰期中的暖期)中最温暖的时段,而77万年前则处于一个相对比较寒冷的时段。气候环境的改写,使得古人类学者需要重新认识古人类对环境的适应能力。

  以用火为例,长期以来对周口店发现的用火的遗迹,中外学者一直有着不同的解释,中国学者普遍认为,是古人类有控制地主动用火。而从上世纪80年代以来,国外一些学者提出了可能是自然野火,甚至可能是动物粪便“变质”留下的痕迹。高星认为,此次测年结果对应的气候条件,将使更多学者重新考虑人为用火的可能,毕竟77万年前的气候条件,对北京猿人的耐寒能力,提出了更巨大的挑战。

  周口店上层的年代由于时间较近,目前对其的年代争议较少,普遍认为是三四十万年前。此次测年结果说明,古人类在这里生活的时间,远比人们原先想象得更长久,可以为研究人类的演化、行为、认识提供更丰富的信息,甚至可以建立起一个几十万年间人类演化的序列。此外七八十万年前,正是我国古人类化石材料少,“缺环”很多的一个时段,此次测年的结果,在一定程度上填补了这个“迷失的环节”。

  有望开创新天地

  尽管此次测年结果意义深远,而且得到了国际同行的认可,但在沈冠军看来,其中有不少问题有待提高。从测年精度上看,误差正负8万年,在以往各种地质测年方法中,已属相当精确的范围。而沈冠军对这一误差却依然表示遗憾,目前使用于铝铍埋藏年龄法的设备,诞生于上世纪80年代,其性能还在不断地改善,特别是铝26的精度,还有望进一步提高。他说,随着设备条件的改善,应该有望在10年间将这一精度提高到正负4万年。

  在此次测年成功后,铝铍埋藏年龄法将更广泛地应用于我国早更新世遗址的年代测定上,然而,由于受青藏高原隆升的影响,我国地表侵蚀速率普遍较高,石英矿物在地表受宇宙射线照射的时间较短,为铝铍埋藏年龄法的应用带来了困难。沈冠军表示,这也是这个方法在未来需要致力研究解决的问题。而对那些有条件进行测定的早更新世地点,待天气转暖,新的野外考察季到来时,将开始进行采样。

  对周口店古人类研究而言,除了测年打开了一个新窗口外,高星表示,从1996年起进行的物理勘探和钻探工程,也带来了不少令人欣喜的发现:龙骨山西坡地下存在以前不为人知的洞穴或裂隙,有的洞穴可能适宜古人类居住,具有潜在的考古和科学价值。很有可能,周口店这处古老的遗址,在它被发现80周年之后,又进入一个在科学上取得创新突破的新的周期。

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