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更新日期:110年3月11日

現代古人類進入亞洲最早時間的爭論

臺大地質系李紅春教授主持的科技部—「臺大貴儀中心加速器質譜碳十四定年實驗室」(NTUAMS14C-dating Lab)參與了現代古人類最早進入亞洲的研究工作, 於2021年2月在美國科學院院刊PNAS上發表(圖1),引起不少關注,包含美國有線電視新聞網CNN的報導(圖2)以及考古界頂級期刊《考古學》(Archaeology)的評論(圖3)。

科學家們認為解剖學現代人類(Anatomically Modern Humans, AMHs)是從非洲擴散至其他地區(圖4),走出非洲的時間大致是6.5~4.5萬年前。然而,從中國南方幾個洞穴發現的AMHs考古遺址,根據其所蓋在文化層上的鈣板和石鐘乳的鈾系定年,認為AMHs最早在12萬年前就存在於中國南方。這一觀點打破了AMHs非洲單一起源的假說,文章發表在2015年《自然期刊》(Nature)上。不過,這些洞穴遺址的定年都不是在化石樣品上,原因是骨頭和牙齒在埋藏後,容易遭受地下水的浸泡,樣品中的鈾、釷容易丟失或加入,不滿足鈾系定年封閉體系的前提條件。因此,就產生沉積物年齡是否能夠代表文化遺址真實年齡的問題。

碳十四定年是一種用於測定6萬年以內含碳物質的絕對定年方法。對於骨化石定年,需要提取樣品中的骨膠原(只佔0.1~0.5%),而且需要測量樣品的碳氮比值(C/N)以及碳氮同位素。由於骨頭或牙齒在埋藏後,其中的氨基酸可能流失,在過程中後期碳的加入會導致樣品的年齡偏輕。有研究者認為當樣品的C/N超過2.9~3.6,N%低於0.2~0.7%時,骨頭樣品不適合14C定年。現實中,90%以上骨頭和牙齒的樣品難以達到上述條件,況且人骨和人牙相當寶貴,很少有足夠的樣品量來提取骨膠原。臺大AMS實驗室建立了提取骨膠原的方法,對現代牛骨和河南殷墟已知年齡的人骨進行了骨膠原AMS 14C定年,確定我們的定年結果可信。在對南京大學提供的5個洞穴遺址的炭屑、動物牙齒和骨頭、人牙等樣品進行定年後,發現所有的年齡結果都小於4.5萬年,不少樣品甚至只有幾千年。即使後期碳對樣品有污染,但污染不足以讓樣品的年齡從10萬年變到幾千年。從DNA分析和多種定年結果看,這些洞穴考古遺址的化石年齡都不老於5萬年,不支持AMHs在12至7萬年前出現在這些遺址的論述。

圖5解釋了覆蓋在文化層之上的鈣板年齡會遠大於文化層的年齡。在模式1的情況下,先埋藏文化層,再沉積鈣板,這樣的情況應該是鈣板的年齡比文化層年輕,鈣板年齡可以指示文化層的埋藏年齡。但是,如果是鈣板先沉積,之後鈣板下的沉積物被水掏空(或人為挖去),文化層是後來填充進去的,此時上覆鈣板應該比文化層偏老,鈣板年齡不能指示文化層年齡。研究說明在確定考古年代時,要選擇正確的樣品定年,使用沉積物年齡來指示文化層年齡需要謹慎。

  • 圖1

    圖1 PNAS期刊刊載截圖

  • 圖2

    圖2 CNN報道截圖

  • 圖3

    圖3 考古學期刊評論截圖

  • 圖4

    圖4 智人從非洲擴散的線路和時間(圖片來源:Wikipedia

  • 圖5

    圖5 關於沉積物(flowstone鈣板)年齡與化石年齡兩種關係的解釋圖。

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