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碳测年是考古学的主力军,正在重新启动

来源:Nature2020-05-22

Nature 2020-05-22

放射性碳测年(一种用于确定史前样本年龄的关键工具)即将得到重大更新。这是七年来的第一次,该技术将使用来自世界各地的大量新数据进行重新校准。该结果可能会影响许多发现的估计年龄,例如西伯利亚最古老的现代人类化石,根据最新的标定,该化石比以前认为的要年轻1000年。

这项工作结合了来自树木年轮,湖泊和海洋沉积物,珊瑚和石笋的数千个数据点,以及其他功能,并将放射性碳的时间范围可以追溯到55,000年前,比2013年的最后一次校准更新要早5,000年。

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尽管重新校准主要导致细微的变化,但即使是细微的调整,对于旨在将事件锁定在较小时间范围内的考古学家和古生态学家来说,也可能会产生巨大的变化。英国牛津放射性碳加速器部门的考古年代学家和主管汤姆·海姆(Tom Higham)说,一条新的校准曲线对于理解史前史至关重要

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放射性碳测年的基础很简单:所有生物都从大气和周围食物中吸收碳,包括一定数量的天然放射性碳14。当植物或动物死亡时,它们会停止吸收,但是它们积累的放射性碳会继续衰减。测量剩余的数量可以估算出某件物品已死亡多长时间。

但是,此基本计算假设环境中的碳14量在时间和空间上是恒定的,而事实并非如此。在最近的几十年中,化石燃料的燃烧和核弹的试验从根本上改变了空气中的碳14数量,并且还有非人为的摆动。例如,在行星磁场反转期间,更多的太阳辐射进入大气,产生更多的碳14。海洋还吸收了碳-在南半球(海洋更多)中吸收了更多的碳-并且循环了数百年,使事情变得更加复杂。

结果,需要将日历日期与不同地区的放射性碳日期进行匹配的转换表。科学家正在发布北半球(IntCal20),南半球(SHCal20)和海洋样本(MarineCal20)的新曲线。它们将在接下来的几个月中发表在《Radiocarbon》杂志上。

1960年代以来,研究人员主要用树木进行这种重新校准,计算年轮以获得日历日期,并将其与测得的放射性碳日期进行匹配。完成此操作的最古老的单棵树,来自加利福尼亚的刺毛松,大约有5,000年的历史。通过匹配从一棵树到另一棵树(包括沼泽和历史建筑)的环的相对宽度,该树的记录现在已推回到13910年前。

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1998年以来,已经进行了四次正式的IntCal校准,并添加了来自叠层湖泊和海洋沉积物,石笋和珊瑚的数据(可以使用放射性碳标定日期,也可以使用放射性th /铀定年等技术对其进行独立评估)。2018年,中国葫芦洞的一些石笋提供了创纪录的记录,可追溯到54,0001

IntCal20基于12,904个数据点,几乎是2013年数据集的两倍。IntCal工作小组的负责人,英国贝尔法斯特女王大学的放射性碳定年计时中心负责人Paula Reimer说,结果更加令人满意。例如,对于40,000年前已知的短暂磁场反转,2013年曲线的碳14峰值太低且太老了500-新曲线修复了这一烦恼。

Higham表示,重新校准对于了解40,000年前人类素的时间顺序至关重要。他说:我很高兴使用此曲线校准我们的最新数据。

重新校准和重新评估

IntCal20修改的日期智人在罗马尼亚发现的颚骨称为欧亚瑟1,有可能使其成为数百年的年纪比以前认为的2。海厄姆说,对Oase 1的遗传分析表明,它只有46代的尼安德特人祖先,因此Oase 1的年龄越老,尼安德特人在欧洲的生活就越远。同时,最古老的智人根据新的转换曲线,在欧亚大陆发现的化石-西伯利亚出土的Ust'-Ishim-大约年轻了1000年。Higham说:它改变了我们可以在西伯利亚中部地区对现代人类的最早使用日期。” 但是他警告说,这种测量不仅是放射性碳校准,还存在更多的误差源:污染是对像这样的老骨头进行约会的最大影响。

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其他人将使用重新校准来评估环境事件。例如,数十年来,研究人员一直在争论希腊圣托里尼岛的米诺斯火山喷发的时间。到现在为止,放射性碳的测定结果通常是在公元前1600年代的最佳时期,比大多数考古评估所给出的年代早了约100年。 IntCal20提高了约会的准确性,但使辩论变得更加复杂:总体而言,它使放射性碳结果的日历日期年轻了约5–15年,但是-由于校准曲线在很多地方摆动,它还提供了六个潜在的时间窗喷发,很可能发生在公元前1600年代的低端,但可能出现在公元前1500年代的高2

Reimer说,因此,这两组仍然意见不一,但事实并非如此,而且并发症更多。其中有些人还在争论,雷默说。没有很难回答。

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