应用笔记 - 磁共振

关于古人类的新闻中仍充斥着“霍比特人”的知识体系

电子顺磁共振在构建人类时间轴中的应用

电子顺磁共振在构建人类时间轴中的应用

这是“一个世纪以来最具争议和最令人惊讶的古人类发现之一”,澳大利亚博物馆的考古专家惊叹道。六月份,一个跨国研究小组报告说所发现古人类化石比以前在印尼弗洛里斯岛发掘出的化石还要古老,弗洛里斯岛是考古学研究的一个重要地点。这一发现增进了对先前鉴定的弗洛里斯人(Homo floresiensis)的理解,弗洛里斯人为人类属,3英尺高、大足、小脑。某种程度上出于对广受欢迎的J.R.R.托尔金的奇幻大作《霍比特人》和《指环王》的推崇,早期的研究者给这些小人取了“霍比特人”的绰号。

一些专家质疑所谓的霍比特人是否确实是一个独立的新人种。他们认为这些小人类可能是已经被鉴定的人类物种中的畸形成员。对于认为存在一个独特古人类分支并授予霍比特人以独立物种名——弗洛里斯人,最近的一份关于古人类的公告仍在质疑其证据的分量。

为更好地了解当前人类(智人)的祖先,科学家们对人类家族中的最新成员之一——霍比特人具有极大的兴趣。一些考古学家认为我们,亦即智人,不仅可能曾与印尼岛上的霍比特人相遇,甚至有可能对造成其灭绝产生过影响。

2016年6月9日出版的《自然》杂志上描述过一系列实验,在“来自弗洛里斯岛的已知最古老的古人类化石的年代和背景”一文中,研究人员详细介绍了他们用来确定在弗洛里斯岛的马塔门格发现的遗骸年代的方法。在考古学领域,当涉及到人类遗骸时,牙齿和部分颌骨材料的发现是极有价值的。

连接远古与现在,构建时间轴

考古学家在试图了解先前的文明时,优先考虑的是建立一个时间轴。为了做到这一点,他们采用了多种研究方法。

2003年在弗洛里斯岛上的梁布亚发现的霍比特人遗骸距今约已存在50000至190000年。较近发现的可能的霍比特人祖先遗骸是在弗洛里斯岛的马塔门格地区出土的。在分析了石头、沉积物、化石和工具之后,科学家推测马塔门格化石属于生活在大约700000年前的人类,比以前想象的要早得多。需要进行更多的研究以澄清马塔门格人和梁布阿人之间的联系。

电子顺磁共振与两只臼齿

由于玛塔门格出土的化石是在原址发掘出的,研究人员分析了砂岩、火山灰以及其它围绕化石的沉积物以及化石本身。他们还整合了在遗址当地文明使用石器的有关信息。

研究人员利用单晶激光聚变40Ar/39Ar年代测定采集了化石周围火山物质的数据。在此过程中证明Bruker微X射线荧光光谱法是适用的。利用耦合铀系和电子顺磁共振(EPR)年代测定对牙化石进行了分析。EPR和铀系列分析互为补充,使研究人员能够更好地定义时间框架。

研究人员使用Bruker Elexsys 500光谱仪进行了电子顺磁共振(EPR)检测。与1H NMR一样,EPR可保护样品材料,这对于保护类似考古发掘中的稀有发现是至关重要的。不同于射频能量指向质子的1H NMR,EPR依赖于微波能量对电子的影响。EPR有时被也称为电子自旋共振(ESR)。

据作者介绍,“对古人类牙根化石进行的U系年代测定,独立证实了该样品的年代至少为0.55Ma(地址年代),而U系与ESR结合的年代测定表明最小和最大年代约介于0.36Ma与0.69Ma之间。因此,总而言之我们已使用多种年代测定方法证实该古人类化石的年代约为0.70 Ma(700000年前)。

结合各种方法得到的结果,使研究人员得出结论,即玛塔门格人生活在大约700000年前,使它们成为弗洛里斯岛上发现的最古老的古人类。

古人类研究的重要性

虽然科学家并不认为智人直接源于霍比特人,但他们相信智人和弗洛里斯人有着共同的祖先。

智人是一种自我意识的存在,会对“我们是谁”、“我们来自哪里”以及“我们在世界上处于何种地位”这类问题产生好奇。了解我们祖先的各个分支、跨越地球、寻求发展、展开互动和推进文明,都是探索自我意识的一部分,这可能是我们这一物种特有的属性。

与其它科学工作一样,考古学不仅是采集事实、文物、日期、数量和骨骼,而是要揭示更丰富的内容。每一种特定的知识都有助于我们对我们自身、我们的社会和文化以及我们所居住的世界产生更广泛、更彻底的了解。

获取更多信息:

  • Brumm等;“来自弗洛里斯岛的已知最古老的古人类化石的年代和背景;Nature;doi:10.1038/nature17663,;2016。
  • “弗洛里斯人:一个世纪以来最具争议和最令人惊讶的古人类发现之一”; http://australianmuseum.net.au/homo-floresiensis
  • van den Bergh等;“来自弗洛里斯岛的更新世初期的类弗洛里斯人化石”;Nature;doi:10.1038/nature17999;2016。

Duval, M.等;“铀系与电子自旋共振法相结合测定更新世初期牙化石所面临的挑战:文塔米纳古生物遗址(ORCE,西班牙)”;J. Quaternary Sci. ;26, 603–615 (2011)。

Duval, M.;“牙釉化石的电子自旋共振(ESR)年代测定”; Encyclopedia of Scientific Dating Methods(编辑:Rink, W. J. 和Thompson, J.)1-11(Springer Dordrecht,2015)。

“发现已知最古老的类‘霍比特人’化石”;Tanya Lewis;The Scientist;2016年6月8日。http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/46262/title/Oldest-Known–Hobbit–like-Fossils-Found/。

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