3500多年前,一场灾难性的火山爆发袭击了古代的特拉岛,也就是今天的希腊圣托里尼岛。火山灰和浮石像雨点般落在地中海地区,海啸波浪席卷到遥远的克里特岛海岸。20世纪60年代,圣托里尼岛的考古学家发现了一个时间凝固的米诺斯文明聚落,多层房屋装饰着生机勃勃的壁画,所有这一切都被火山碎屑掩埋。
这次火山爆发是过去10,000年中最强烈的火山爆发之一,也是地中海青铜时代的关键时间点。它也是考古学中一个主要的争议领域;研究人员就这场灾难的年代争论了几十年。
尽管它没有解决争论,但最近对放射性碳定年过程的调整缩小了可能性范围。这个备受期待的新校准曲线,一组用于将放射性碳定年结果转换为日历年的数据点,在《放射性碳》杂志8月特刊中重点介绍。名为IntCal20的曲线使用了几乎是2013年上一版曲线两倍的数据——并且可能会促使科学家重新评估世界各地遗址、人工制品和事件的年代。
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“数据量确实大幅增加,并且每次修订,我们自信地确定过去年代的能力都会提高,”牛津大学的放射性碳定年专家托马斯·海厄姆说,他没有参与校准工作。“很多人对这条新曲线感到兴奋,因为它将为我们提供机会来磨砺我们的年代学,并更多地了解地球的运作方式以及地球随时间推移的变化方式。”
所有生物都会吸收碳14,这是一种放射性碳同位素,会随着时间推移以恒定的速率衰变。这意味着考古学家发现的贝壳、骨骼、木炭和其他有机材料都包含化学时间戳。放射性碳定年法于20世纪40年代后期被发现,改变了史前史的研究,并成为考古学中建立年代学的黄金标准。当科学家们意识到大气中碳14的水平会随着太阳活动波动而随时间变化时,第二次革命到来了——最近,原子弹和化石燃料的燃烧也导致了变化。因此,放射性碳年代需要根据独立测量进行校准,主要来自古代木材的碎片。这些木材具有科学家可以直接与日历年联系起来的年轮,并且还可以分析放射性碳。
对于20世纪80年代开发的最早的国际公认的校准曲线,树轮测量仅适用于过去几千年。相比之下,IntCal20使用了近14,000年的数据。它还包括比以前版本更多的单一年轮测量,解释了来自太阳辐射爆发等现象的短暂峰值。来自自然档案的其他绝对测量,包括冰芯、季节性湖泊沉积物和洞穴石笋,将新曲线扩展到55,000年前,接近放射性碳定年法可以追踪的最早年代。
国际校准工作组成立于2002年,众包数据以生成广泛使用的曲线的新版本。除了IntCal20(用于来自北半球的样本)之外,该小组还为来自南半球和海洋的物体创建了单独的曲线,这些物体的放射性碳水平略有不同。
在IntCal20中包含的12,904个原始测量值中,超过800个来自公元前1700年至公元前1500年——曲线中年代测定最好的史前部分。科学家们知道特拉岛的灾难性爆发发生在那段时间,但他们想 точно определить 具体时间。
亚利桑那大学的树轮科学家夏洛特·皮尔逊说:“如果你有一个非常好的、确定的日历日期来确定这个事件……这将意味着在该地区的任何考古遗址,只要你发现火山灰,你就会有一个确切的年代层。”她是IntCal20工作的一部分,并研究特拉岛。“这将把该地区所有这些令人难以置信的文化的时间线拉到一起”,包括米诺斯人、赫梯人、喜克索斯人和古埃及人。
但日期仍然难以捉摸。一些陶器和古代记录指向公元前16世纪末;放射性碳结果表明年代更早一个世纪或更久。进入IntCal20的测量结果缩小了焦点,但由于曲线在这个范围内趋于平缓,因此数据为几个时间窗口提供了概率,而不是明确的答案。
康奈尔大学考古学家斯图尔特·W·曼宁说:“主要区别在于,可能的范围现在已大大缩小。”他领导了早期与特拉岛相关的放射性碳工作,并参与了IntCal20。校准表明公元前17世纪后期的日期最有可能,另一个窗口是在公元前16世纪早期至中期,他说。有了这些新数据,估计“变得更加精确——但具有讽刺意味的是,争论仍然相同。”尽管如此,皮尔逊认为科学家们正越来越接近确定该事件的日历年份。“我确实认为它是可以确定年代的,”她说。“这只是[一个问题],哪个记录将产生确凿的证据。”
随着IntCal20的发布,科学家和考古学家预计将涌现大量新的研究,重新校准数据——而不仅仅是来自青铜时代的数据。新曲线将末次冰期结束时的过渡期提前了50年。这可能会影响考古学家如何解释与大型动物群的大规模灭绝以及人类到达美洲有关的数据——其他有争议的日期。IntCal20还表明,在欧亚大陆发现的最古老的智人化石,即在西伯利亚发现的乌斯季伊希姆人,可能比之前认为的年轻1000年。海厄姆对50,000至55,000年前范围内的新测量结果特别兴奋;他希望这些结果将更多地揭示解剖学意义上的现代人类从非洲迁徙出来后,如何与包括尼安德特人和丹尼索瓦人在内的古代人类互动和交换基因。
曼宁说,下一个IntCal将纳入放射性碳测量的更多区域差异,可能解释特拉岛爆发前后时期的差异。“我们已经进入了新的精度和准确度时代,”他说。“随之而来的是对究竟是什么被确定了年代以及放射性碳年代是如何产生的新的关注。”