来自 自然 杂志
碳时钟正在重置。来自日本湖泊的气候记录有望提高定年技术的准确性，这可能有助于揭示考古谜团，例如尼安德特人为何灭绝。
碳定年法用于计算有机物质的年代——实际上是任何生物。该技术依赖于碳 14，这是一种元素的放射性同位素，与其他更稳定的碳形式不同，它以稳定的速率衰变。生物体在存活时从大气中捕获一定量的碳 14。通过测量放射性同位素与非放射性碳的比率，可以计算出碳 14 的衰变量，从而得出所研究样本的年代。
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但这假设大气中碳 14 的含量是恒定的——任何变化都会加快或减慢时钟的速度。该时钟最初是通过测定已知年代的物体（如埃及木乃伊和庞贝古城的面包）来校准的；这项工作为 Willard Libby 赢得了 1960 年诺贝尔化学奖。但牛津大学的地质年代学家 Christopher Bronk Ramsey 说，即使是他也“意识到可能存在变化”，他领导了今天发表在《科学》杂志上的最新研究。各种地质、大气和太阳过程都会影响大气中碳 14 的水平。
自 20 世纪 60 年代以来，科学家们已开始通过根据已知树木年轮年代校准时钟来解释这些变化。通常，碳年代比日历年代更年轻：碳年代为 10,000 年的骨骼大约有 11,000 年的历史，而 20,000 碳年大约相当于 24,000 日历年。
Bronk Ramsey 说，问题在于树木年轮提供的直接记录只能追溯到大约 14,000 年前。海洋记录（如珊瑚）已被用于将时间推得更远，但这些记录的可靠性较差，因为大气和海洋中碳 14 的水平并不相同，并且往往会随着海洋环流的变化而变化。
Bronk Ramsey 的团队旨在通过使用东京以西水月湖床的沉积物来填补这一空白。在过去数万年中，每年夏季和冬季，湖泊中都会形成两个不同的沉积层。研究人员从湖泊中采集了大约 70 米的岩芯样本，并费力地计数了这些层，从而获得了可追溯到 52,000 年前的直接记录。岩芯中保存的树叶——“它们看起来很新鲜，就好像是最近才掉落的”，Bronk Ramsey 说——产生了 651 个碳年代，可以与发现它们的沉积物的日历年代进行比较。
Bronk Ramsey 说，重新校准的时钟不会迫使考古学家完全放弃旧的测量结果，但它可以帮助缩小人类历史上关键事件的时间窗口。“如果你试图研究 30,000 或 40,000 年前的考古遗址，年代可能只会移动几百年，但这对于将它们放在气候变化之前或之后可能具有重要意义，”他说。
以尼安德特人的灭绝为例，它发生在不到 30,000 年前的西欧。考古学家强烈反对气候变化以及最近到达的人类竞争对尼安德特人灭绝的影响。更准确的碳时钟应该可以为人类和尼安德特人的任何重叠提供更好的年代，并确定气候变化如何影响尼安德特人的灭绝。
“如果你能更好地估计最后一位尼安德特人生活的时间，并将其与格陵兰或其他地方的气候记录进行比较，那么你就能更好地了解尼安德特人的灭绝是气候驱动的还是与现代人类竞争造成的，”英国贝尔法斯特女王大学的地质年代学家 Paula Reimer 说。她将领导将水月湖的测量结果与海洋和洞穴记录相结合，从而制定新的碳定年标准。
本文经 自然 杂志许可转载。本文最初发表于 2012 年 10 月 18 日。