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利用骨骼里残留的同位素——这肉眼难以识别、比蛛丝马迹还要细微的隐含线索,考古学家就能读出一具骸骨的前世今生。平素眼中难以直视、碰都不敢的古尸,考古学家不仅要贴近遗体、反复在手中“把玩”,甚至要放大百倍千倍努力观察和分析。这看似恐怖的科学最终能够劈开那浩瀚几千年的时间之海,直取深埋海底的古老秘密。
给考古学家一根骨头,他就能把你看透
利用同位素分析法,考古学家能够根据骨头分析出骨头主人吃过啥,住在哪,甚至小时候得过啥毛病。比如下图,这块头骨属于一个古希腊人,研究人员对头骨上的牙齿进行分析后得出,这个人儿童时期曾发过高烧。
摄影:SISSE BRIMBERG, NAT GEO IMAGE COLLECTION
图上的这块头骨属于一个古希腊人,研究人员对头骨上的牙齿进行分析后得出,这个人儿童时期曾患过高烧。
你可能会问,这算哪门子尖端科学?又有哪个人小时候没发过烧呢?关于这一疑问,我们有粉丝提出了自己的看法:“这就是科学和常识的区别。经过科学的分析得出此人儿童时期发过高烧,是比较肯定的、科学的。但是由常识推断出每个人儿童时期发过烧,只是一个有非常大可能性的猜想,并不科学。”正如连小学生都知道的“1+2=3”,陈景润却用一辈子去证明“哥德巴赫猜想”,这就是精确的科学。
对科学家来说,同位素特征用处极大
稳定同位素分析法用于研究考古材料中元素的细微差别,可以帮我们解开许多谜团,包括气候、饮食、骨骼和其他物质的地理起源,甚至大规模人口迁徙活动发生原因。
摄影:MARK THIESSEN, NAT GEO IMAGE COLLECTION
考古学家打开了在秘鲁潘帕·拉克·鲁斯遗址(Pampa La Cruz site)发现的儿童祭品。通过分析这个儿童的骨头,研究人员就能得知这一古代文明中的人们为何会用自己的孩子做祭品。
摄影:Robert Clark
秘鲁北部一座儿童献祭遗址,遍地儿童尸骸......骸骨用金刚鹦鹉羽毛做成的头饰,仍戴在这个长发及肩的献祭儿童头骨上。研究人员指出,这个头饰表示这个孩子可能来自精英家庭。放射性同位素(碳素)断代法分析骸骨,确认其年代可追溯到公元1400年至1450年之间。
奥茨冰人
奥茨冰人(?tzi The Iceman),是世界上最有名的冰尸。他长眠在阿尔卑斯山的冰川中长达5300年之久。1991年,一对德国夫妇徒步攀登阿尔卑斯山的时候,途经此处,发现冰层下面隐藏着一具黄黑色尸体。
当时,他们还以为这是一具现代爬山者的尸体,就马上报告了奥地利警方,可惜警官没有产生任何考古方面的想像,他们粗暴地用手提钻将尸体臀部穿透,生生把宝贵的遗体揪了出来。
警方当然无法确认这5300年前的遗体身份,于是“奥茨冰人”被转移到因斯布鲁克大学。2007年,瑞士和意大利科学家找到奥茨冰人的死因——他死于背后中箭导致主动脉撕裂而失血过多,此后还诱发了心脏病。
供图:VIENNA REPORT AGENCY/SYGMA/CORBIS
奥茨冰人临终一刻假想图。
“奥茨冰人”死亡时,大概1.66米高,年龄在40-50岁之间。尸体被阿尔卑斯冰川覆盖,破坏很少。牙釉质好比人的童年档案,研究人员通过冰人牙齿中的氧同位素含量发现,他小时候在低海拔地区生活,长大后迁至比原来海拔高1000米的地方生活;通过放射性同位素(碳素)断代法才发现,这具古尸来自5300年以前的新石器时代。
供图:KENNIS, OCHSENREITER, AND SOUTH TYROL MUSEUM OF ARCHAEOLOGY
奥茨冰人同比复原模型
奥茨冰人“最后的晚餐”
摄影:? EURAC, MARION LAFOGLER
20世纪90年代末,科学家们还找不到奥茨冰人的胃,所以很难真正确定他生前的最后一餐。了解奥茨冰人的食物,能够得到很多关于早期欧洲饮食结构的信息。
供图:SOUTH TYROL MUSEUM OF ARCHAEOLOGY
病理学家Eduard Egarter Vigl正在检查奥茨冰人干尸。
摄影:? CENTRAL HOSPITAL BOLZANO
科学家们为冰人做检查时一直没找到他的胃,直到2011年在这张电脑断层扫描横截面上才发现,位于左上方那个灰色的一大团的东西其实就是胃。
根本想象不到,奥茨冰人的胃竟然是错位的!之前研究人员一直没有找到这个错位的器官。他的胃被莫名其妙地推向上方,进入了肋骨下方,那里通常是肺叶的地盘。而且他的胃是满的,说明这位古人类是酒足饭饱后才上路的。
供图:COURTESY INSTITUTE FOR MUMMY STUDIES, EURAC RESEARCH/FRANK MAIXNER
研究人员在冰人的胃容物中发现了一小点未被消化的植物组织。
经过一连串的胃容物测试,研究人员终于确定了这具冰人木乃伊最后的晚餐:羱羊肉干、油腻的欧洲马鹿、单粒小麦,另外还发现有毒蕨类的痕迹(此研究结果发表于2018年7月《当代生物学》杂志)。在死亡前八小时,他正在山谷南侧,也就是现在位于意大利的Schnals山谷处,享用了自己“最后的晚餐”。看起来他当时是在一个避风处休憩,悠然地消化着满腹美食,全不知身边暗藏凶险。
摄影:? EURAC, MARION LAFOGLER
一位科学家小心翼翼地扶起一具冰冻了5300年的木乃伊的手。电脑断层扫描显示这个年龄在40到50岁之间的冰人本来身体健康,但死于一支利箭射进他肩膀。
不过是一具干瘪的皮囊裹着一具干枯的骸骨,研究人员最终通过各种科技手段,居然发现了冰人的年龄、年份、死因、居住和迁徙情况、最后一餐吃了什么,甚至猜测出他遇害前的心情。
摄影:? EURAC, MARION LAFOGLER
在意大利博尔扎诺自治省的考古博物馆进行的一次尸检过程中,一位研究者锁定了冰人的双眼。科学家们原本以为冰人的双眼是蓝色的,但基因分析显示它们实际上是棕色的。
供图:HEIKE ENGEL/21LUX, S?DTIROLER ARCH?OLOGIEMUSEUM, AND NG DEUTSCHLAND
同位素的软肋
摄影:BETTMANN, GETTY
芝加哥大学化学家Willard Libby教授于1946年首次提出了放射性碳同位素可测量年代的假设。3年后,当他准确地确定出一系列已知年代的物体时,他证明了他的假设是正确的。
同位素能够揭开与考古材料有关的各种信息。比如牙齿在生长过程中会吸收锶同位素,可以将个体童年的生活区域信息收集起来,如同一本快照集;而骨骼细胞处于不断更新状态,因而骨骼中的锶能反映出个体后来生活的地方;而氮同位素可以揭示一个孩子开始吃固体食物时的年龄。
摄影:Brent Stirton
科学家正在试图通过放射性碳同位素分析,以监测盗猎象牙的具体时间。
虽然稳定同位素的应用十分广泛,从骨头到锅上的食物残渣都可鉴别出各种蛛丝马迹。但同位素分析并非万能:首先,分析中用到的材料成本昂贵;而且,该方法对燃烧过的材料完全不起作用。所以在大部分情况下,“你烧成灰我也认得你”这句熟语,是不太科学的。
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