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向你介紹一些化石年齡的測定方法
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)新浪科技：國外媒體報道，14700年前，紹化石年舊石器時代的測定獵人曾在如今的墨西哥設(shè)下陷阱、捕捉猛犸象；5.5億年前，向介一頭不知名的紹化石年海洋生物曾在沙地上留下了自己的足跡；16萬年前，神秘的測定丹尼索瓦人來到了南亞地區(qū)；8000萬年前，一頭恐龍產(chǎn)下了一枚蛋，向介但并未孵化。紹化石年
確定這些化石的測定年齡可以幫助我們判斷其所屬的時期、進行正確的向介時間排序。假如沒有了這項技能，紹化石年考古學(xué)家和古生物學(xué)家都會變得茫然無措。測定但我們這些普通人要么將這項本領(lǐng)視作理所當(dāng)然，向介要么對其一知半解。紹化石年在本文中，測定我們將向你介紹一些化石年齡的測定方法。
如果沒有現(xiàn)代測年技術(shù)的加持，地球歷史上的許多重要時刻都將不為人知。當(dāng)然，科學(xué)家可以看出這些猛犸象的骨頭、石灰?guī)r中銘刻的線條、以及奇特的人類下顎骨都非常古老，但如果無法得知它們的準(zhǔn)確年齡，這種判斷也就毫無意義了。測不出精確的年齡，科學(xué)家就無法將這些化石放在特定的進化或地質(zhì)學(xué)背景下進行考察、或是開展對比分析，其它重現(xiàn)遠古歷史的任務(wù)也根本無法完成。
從認(rèn)識論角度來看，化石年代的測定同樣具有重要意義。《圣經(jīng)》的信奉者們簡稱，地球年齡只有6000歲。而根據(jù)現(xiàn)代測年技術(shù)，這種言論簡直大錯特錯。可以毫不夸張地說，精確的化石年代測定可以讓我們真正認(rèn)識自身、以及了解自己在宇宙中的位置。
找到正確的化石
早從數(shù)百年前開始，科學(xué)家就在嘗試判定化石年齡了。如今，各種化石測年技術(shù)與方法已經(jīng)相當(dāng)先進。當(dāng)然，這并不意味著這個過程輕而易舉、毫無挑戰(zhàn)，并且這些技術(shù)依然有進步空間。
化石測年的第一步是，確保研究對象真的是一塊化石。這話聽著奇怪，但其實不無道理。因為許多被送到科學(xué)家那里分析的東西其實并不是化石，只是長得和化石很像而已。
“這些東西可能只是巖石上的刻痕、石頭上不均勻的侵蝕痕跡、或者巖石上某種‘長相奇特’的礦物質(zhì)，顯得它仿佛曾經(jīng)有過生命一樣。”因斯布魯克大學(xué)地質(zhì)學(xué)家與激光斷代專家邁克爾·梅耶解釋道，“因為許多人并不清楚化石是如何形成的，而且人類總是傾向于‘辨認(rèn)出’自己認(rèn)識的形狀，所以總有人以為自己發(fā)現(xiàn)的石頭也許是一塊化石。”
曾有人給梅耶送去過一些所謂的“足部”和“鴨子”化石，但最終證明，這些只是長相奇特的石塊而已。至于哪些東西可以算作化石，梅耶給出了兩種比較寬泛的定義：化石可以是過去生命留下的任何痕跡，一般是變?yōu)槭瘔K的有機質(zhì)；或者只要是古代生命留下的任何跡象即可。
加州理工學(xué)院人類學(xué)家布里吉特·艾利克斯表示，研究人員有時會找錯斷代的對象。例如，考古學(xué)家可能想弄清一座古代城市被毀滅的具體時間，于是對遺址中發(fā)現(xiàn)的一些燒焦的木炭或骨骼進行了斷代分析，但這些東西并不一定與城市的毀滅直接相關(guān)。或者說，考古學(xué)家想測定一塊尼安德特人骨骼的年齡，結(jié)果錯拿了附近一頭動物的骨頭，而這頭動物“也許是在多年之后才誤入巖洞、死在了這里的，與尼安德特人沒有一點關(guān)系。”艾利克斯強調(diào)，“找到能夠解答你的問題的正確化石”，是一項重大挑戰(zhàn)。
幸運的是，“幾乎任何東西都可以進行年代測定，但時間、資金、以及發(fā)現(xiàn)化石的環(huán)境，都是阻礙化石斷代的最大問題。”梅耶指出，“因為給化石斷代是一項非常繁重的工作。”
在原始環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的化石是最容易斷代的，因為化石本身、以及化石周圍的信息量都很充足。相比之下，在其它環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的化石（比如一枚在井下埋藏了85年、但真實年齡足有14萬年的頭骨）則難以進行年代測定、并且成本高昂。至于年代測定是否有上限，如果不考慮時間和資金問題，那么答案就是“沒有”。地球上最古老的巖石可以追溯到37.7億至39.5億年前，而最古老的化石可追溯至約34.2億年前。
科學(xué)家通常會將兩種測年方法結(jié)合使用：相對測年法與絕對測年法。相對測年法是指，將化石按“最古老”到“最年輕”的順序排序；而絕對測年法則是指確定某個物體所處的具體年代。
埋得越深，（也許就）越古老
相對測年法從18世紀(jì)就開始采用了，而且除了鏟子之外，基本不需要用到其它技術(shù)。艾利克斯指出，最簡單的測年方法往往是最準(zhǔn)確的，最終得出的數(shù)據(jù)也是最有用的。
艾利克斯解釋道，相對測年法的邏輯一般是“東西埋得越深，一般就越古老”。梅耶指出，這就是所謂的“層序律”：“比較古老的物質(zhì)一般都會埋在比較年輕的物質(zhì)下面，就像一堆臟衣服一樣。”早年一位名叫查爾斯·萊伊爾的地質(zhì)學(xué)家就將相對測年法發(fā)揮到了極致。他通過擁有現(xiàn)存親屬物種的動物在巖石中所占的比例，總結(jié)出了一張簡單的年代分布圖，在無法精確測定年代的情況下，判定了不同物種的相對生活時間。在此基礎(chǔ)上，他率先提出了更新世、上新世、中新世、以及漸新世等第一批遠古地質(zhì)年代的名稱。
艾利克斯指出，在同一環(huán)境中發(fā)現(xiàn)多件物品時，也可以采用相對測年法。例如，如果發(fā)現(xiàn)了一枚標(biāo)有日期的硬幣，就可以用其判斷周圍物品或化石的年代。又例如，假如在一枚猛犸象頭骨近旁發(fā)現(xiàn)了一具人類骸骨，就說明二者同屬于冰河時代晚期。
但相對測年法存在一大缺陷：研究對象可能會受到污染。艾利克斯指出，負(fù)責(zé)任的科學(xué)家“會假定這些物品之前被移動過，也清楚自己研究的不是一塊無人碰過的蛋糕，最底層的物質(zhì)一定最古老。”結(jié)冰、解凍、昆蟲行為、人類活動……這些都會對考古遺跡的完整性造成影響。科學(xué)家需要時刻留意這些“宏觀污染”的痕跡，然后交給地質(zhì)考古學(xué)家進行分析，因為后者的專長便是識別這一類污染問題。
化學(xué)鐘
采用絕對測年法，科學(xué)家可以精確判斷化石的年份、或是大致的年份范圍。梅耶解釋道，絕對測年法“利用化學(xué)或物理原理推斷出化石的確切年代，可以將誤差控制在一定范圍內(nèi)”。這種方法又叫“精密測年法”，以放射性物質(zhì)衰變?yōu)榛A(chǔ)。放射性元素的衰變是可以預(yù)測、有章可循的，相當(dāng)于為我們提供了一臺精確、可靠的時鐘。
目前最佳的精密測年法為放射性碳測年法。用艾利克斯的話來說，這項技術(shù)“使考古學(xué)界發(fā)生了革命性的變化”。任何由生物遺留下來的物質(zhì)都可以用該技術(shù)斷代，包括骨骼、牙齒、樹葉、樹皮等等。
碳測年法的原理是，將樣本中放射性碳與普通碳的占比進行比較。放射性碳不夠穩(wěn)定，隨著時間的流逝，其能量也會不斷流失，最終衰變成氮元素。“放射性碳的衰變速度是可以預(yù)測的，”艾利克斯指出，“生物一旦死亡，體內(nèi)的放射性碳（特別是同位素碳14）就會開始衰變，半衰期為5730年。也就是說，每過5730年，有機樣本中遺留的碳14的量就會減少一半。該方法的問題在于，這些有機化石的年齡不得超過6萬年，才能精確測定其所處年代，因為如果樣本過于古老，尚未衰變的放射性碳便已所剩無幾，很容易受到環(huán)境的影響。”
對于碳測年法而言，污染也是一大問題。化石中很容易沾染與之無關(guān)的其它有機質(zhì)，導(dǎo)致測出的年齡比其實際年齡要短。艾利克斯指出，這種情況即使在實驗室中也會出現(xiàn)。不過近幾年來，科學(xué)家發(fā)明了一些新方法，比如清潔化石、提取其中的膠原質(zhì)等等，可以有效避免這種情況的發(fā)生。
對于年齡超過6萬年的化石，科學(xué)家可以通過測定化石周圍的無機沉積物或礦物質(zhì)的年齡，間接推斷出化石的年代。例如，光釋光（OSL）測年法可以測出土壤中特定礦物質(zhì)最后一次暴露在陽光下的時間，從而為某件物品被埋入地下的時間提供一個大致范圍。在使用光釋光測年法時，必須將樣本避光保存，否則就會失效。熱釋光測年法則可以測定出某物最后一次被加熱的時間，“比如某件石制工具何時被加熱過、或被火燒過。”而鈾系測年法和電子自旋共振測年法可以測定同位素的衰變情況，可以確定化石的絕對年代。
馬克斯·普朗克人類歷史科學(xué)研究所的考古學(xué)家艾莉諾·賽利指出，人們對精密測年法有一種誤解，認(rèn)為這項工作“一般都是在實驗室中進行的”。但實際上，為了弄清化石的年齡，科學(xué)家“還需要了解考古遺跡的形成過程、沉積物是否換過位置、是否保留了原始狀態(tài)”。這個問題與使用相對測年法時的污染問題很類似，在考古遺址被發(fā)掘前的成千上萬年間，沉積物的位置可能會有所變動，水流可能將化石或古器物沖到其它地方、與最初的埋藏點相距甚遠。“如果送到實驗室的樣本不好，無論測年法有多么精確，結(jié)果都不可能理想。”
精密測年法的確強大，但正所謂能力越大、責(zé)任越大。賽利指出，科學(xué)家必須弄清自己的測年對象究竟為何物，并且盡量多使用幾種測年方法。
“我們之前發(fā)現(xiàn)了一個深不可測的巖洞，里面滿是骨骼化石。”賽利表示，“通過對外層物質(zhì)進行放射碳年代測定，我們了解到，這些化石全都是在一次洪水中被沖進這個巖洞中的。但我們相信，這些骨骼的真實年齡其實要古老得多。”目前，該團隊正在利用鈾系測年法和電子自旋共振測年法解決這一問題。
“如果這些骨骼樣本的測年結(jié)果相差很大，就說明這些化石分屬不同年代，只不過被一次大規(guī)模洪水一起沖到了這里。”賽利解釋道，“但即使測得的結(jié)果相差不大，這些化石形成的年代仍有可能遠遠早于在巖洞中沉積下來的年代。”
科學(xué)家應(yīng)盡量使用多種測年技術(shù)，給測得的化石年齡增加一重佐證。
到目前為止，這些技術(shù)還僅被用于測定地球上發(fā)現(xiàn)的化石年齡。不過，考慮到人類正在計劃前往火星收集樣本，形勢也可能有所變化。因此，這些測年技術(shù)除了幫助我們了解自己的過去之外，有朝一日或許還能告訴我們，火星上是否曾經(jīng)（或者何時）有過生命。