來自 自然 雜誌
碳時鐘正在重置。來自日本湖泊的氣候記錄有望提高定年技術的準確性，這可能有助於揭示考古謎團，例如尼安德特人為何滅絕。
碳定年法用於計算有機物質的年代——實際上是任何生物。該技術依賴於碳 14，這是一種元素的放射性同位素，與其他更穩定的碳形式不同，它以穩定的速率衰變。生物體在存活時從大氣中捕獲一定量的碳 14。透過測量放射性同位素與非放射性碳的比率，可以計算出碳 14 的衰變數，從而得出所研究樣本的年代。
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但這假設大氣中碳 14 的含量是恆定的——任何變化都會加快或減慢時鐘的速度。該時鐘最初是透過測定已知年代的物體（如埃及木乃伊和龐貝古城的麵包）來校準的；這項工作為 Willard Libby 贏得了 1960 年諾貝爾化學獎。但牛津大學的地質年代學家 Christopher Bronk Ramsey 說，即使是他也“意識到可能存在變化”，他領導了今天發表在《科學》雜誌上的最新研究。各種地質、大氣和太陽過程都會影響大氣中碳 14 的水平。
自 20 世紀 60 年代以來，科學家們已開始透過根據已知樹木年輪年代校準時鐘來解釋這些變化。通常，碳年代比日曆年代更年輕：碳年代為 10,000 年的骨骼大約有 11,000 年的歷史，而 20,000 碳年大約相當於 24,000 日曆年。
Bronk Ramsey 說，問題在於樹木年輪提供的直接記錄只能追溯到大約 14,000 年前。海洋記錄（如珊瑚）已被用於將時間推得更遠，但這些記錄的可靠性較差，因為大氣和海洋中碳 14 的水平並不相同，並且往往會隨著海洋環流的變化而變化。
Bronk Ramsey 的團隊旨在透過使用東京以西水月湖床的沉積物來填補這一空白。在過去數萬年中，每年夏季和冬季，湖泊中都會形成兩個不同的沉積層。研究人員從湖泊中採集了大約 70 米的巖芯樣本，並費力地計數了這些層，從而獲得了可追溯到 52,000 年前的直接記錄。巖芯中儲存的樹葉——“它們看起來很新鮮，就好像是最近才掉落的”，Bronk Ramsey 說——產生了 651 個碳年代，可以與發現它們的沉積物的日曆年代進行比較。
Bronk Ramsey 說，重新校準的時鐘不會迫使考古學家完全放棄舊的測量結果，但它可以幫助縮小人類歷史上關鍵事件的時間視窗。“如果你試圖研究 30,000 或 40,000 年前的考古遺址，年代可能只會移動幾百年，但這對於將它們放在氣候變化之前或之後可能具有重要意義，”他說。
以尼安德特人的滅絕為例，它發生在不到 30,000 年前的西歐。考古學家強烈反對氣候變化以及最近到達的人類競爭對尼安德特人滅絕的影響。更準確的碳時鐘應該可以為人類和尼安德特人的任何重疊提供更好的年代，並確定氣候變化如何影響尼安德特人的滅絕。
“如果你能更好地估計最後一位尼安德特人生活的時間，並將其與格陵蘭或其他地方的氣候記錄進行比較，那麼你就能更好地瞭解尼安德特人的滅絕是氣候驅動的還是與現代人類競爭造成的，”英國貝爾法斯特女王大學的地質年代學家 Paula Reimer 說。她將領導將水月湖的測量結果與海洋和洞穴記錄相結合，從而制定新的碳定年標準。
本文經 自然 雜誌許可轉載。本文最初發表於 2012 年 10 月 18 日。