考古论坛

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 169|回复: 1

吴小红:为文明探源提供一把精确的时间“标尺”

[复制链接]

1406

主题

1414

帖子

4721

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
4721
发表于 2018-6-10 23:27:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

    北京大学考古年代学实验室主任吴小红至今记得,在一次中华文明探源项目的学术讨论会上,她作为最后一位发言人公布了良渚测年数据,结果令在场的各方专家吃惊不小。

  良渚,位于浙江省杭州市余杭区瓶窑镇,在中华文明初始阶段的漫天星斗中,它是一颗耀眼的明星。

  北京大学考古年代实验室主任吴小红(新华社记者屈婷摄)

  考古学家发现,良渚古城有着周长约6000米的城墙,城墙内外有两道防御性的水沟,每面有两座水门。先人们或乘舟楫,穿行在池沼纵横的古城中。在古城北面的大遮山中,他们还筑起了多座水坝,以抵挡山洪对城池的冲击。

  过去几年来,吴小红带领团队与浙江省考古所合作,对良渚遗址的年代问题进行了细致研究。其中,良渚水坝经测定距今约5000至4900年,是迄今在中国发现的最早的水利工程。而良渚古城最晚的年代在距今约4300年前。

  这是正在发掘中的良渚古城遗址(2011年3月9日,新华社记者 徐昱 摄)

  在此之前,有人依据进化论的观点,认为良渚文化差不多和中原龙山文化同时,甚至略晚。但年代学的研究却远远出乎人们意料——良渚文化进入衰亡之时,龙山文化才刚刚兴起。良渚拥有大型宫殿、高等级墓葬、规模浩大的城墙以及成体系的多处大型坝体,这么先进的文化其绝对纪年却如此之早,这一有趣的现象为考古学家审视和梳理中国多元一体文明进程添加了生动元素。

  在访谈中,吴小红一直强调,考古是一门多学科交叉的学问,需要不同的团队相互合作才能取得令人信服的成果,其中,年代是各项研究的基础,它提供了一把“时间标尺”。

  “中华文明多元一体,要将这个过程说清楚,需要将一个区域内部的文明形态梳理清楚,还需要做跨区域的比较研究。这要求我们针对每个地区开展年代研究,一个遗址一个遗址地做工作,按照地层叠压采集样品测定年代。年代基础打扎实了,才能展开其它的研究和讨论。”吴小红说。

  能“说”出时间的原子

  从本科到博士,吴小红一直专攻化学,博士毕业后经导师推荐,到北大考古年代学实验室工作。在此之前,和很多人一样,吴小红认为,考古工作就是拿着小铲去挖土。

  “来到考古系后发现,这里还真有实验室,而且很先进。知道可以做实验,之前所学有了用武之地,这是一件令人愉快的事情。”吴小红说。

  在实验室里,吴小红团队要对来自遗址的生物类样本,比如人骨、动物骨骼、植物叶片、茎秆、种子等,进行化学处理和物理测量,从而捕捉到一种会“说”出时间的原子——碳十四。

  北京大学考古年代学实验室中堆放的样品(新华社记者 屈婷 摄)

  据她介绍,碳十四是一种会衰变的放射性元素,它的物理半衰期为5730年。大气中的氮十四由于热中子反应而生成碳十四,碳十四衰变又生成氮十四,大气中的碳十四就是处于这样一个生成与衰变的平衡之中。植物在活着的时候,由于光合作用,其体内的碳十四和大气保持平衡,动物因为食用植物的缘故,其体内的碳十四和植物体保持一致。但生物死后,其体内的碳十四与大气的平衡不复存在,而且遵循放射性衰变规律逐渐减少。

  就像考古界的“法医”一样,测年专家要测定的正是这些生物的死亡时间,“通过测量生物遗存里剩余的碳十四数量,就可以根据其放射性衰变规律反推出它们死了多长时间。”

  对于土壤、墙基、陶片这样的无机物遗存,吴小红团队也自有办法。在良渚,他们通过裹泥的草包,测出了水坝的年代;在江西万年县的仙人洞遗址,他们通过测定与陶片同出的骨头、木炭等的年代,确定了世界上已知的最早的陶器为两万年。

  不过,捕捉碳十四并不是一件容易的事。“自然界中的碳十四含量非常低,我的同事曾经打过这样一个比方,要从一众碳原子中找到碳十四,就好比从天安门广场上铺的一层麦子里找到一粒金子那么难。”吴小红说。

  为了辨别和捕捉碳十四,科学家们用加速器来加速碳原子。吴小红解释说:碳十四作为碳的同位素,与碳十二、碳十三相比,因为中子数多,所以“体重”更重,可算是碳界“胖子”。碳原子们在赛跑时,体重大的就会跑得慢,拐弯也费劲,加速器就是利用这个原理把碳十四和碳十三、碳十二分开的。

  北京大学考古年代学实验室与物理研究所合作使用的加速器,使碳十四测年方法有了新的发展, 体现了多学科的优势。(北大考古文博学院供图)

  测年工作要“回归田野”

  过去十多年来,吴小红很高兴地看到,测年工作正在“回归田野”“回归地层”。

  以前,在加速器质谱碳十四测年方法出现之前,由于受样品量的限制,测年材料大多由田野考古工作者在发掘之后提供。这些样品通常被认定属于同一文化分期,但可能来自不同地层和堆积单位。这样得到的测年结果可能会受一些主观因素的影响。

  比如,针对一段古城墙,以前是考古学家先确定它处于什么文化分期,如果是同一期的,测年专家拿到两三个样品测出年代数据,那么,整段古城墙就是这个年代的了。有时,甚至可以不在城墙里取样,而是在遗址的同一文化分期的其他堆积单位里取样,就可以指代城墙的年代了。

  “对于文化分期与地层单位关系相对复杂的遗址,这种采集样品的方式可能会带来更大的不确定因素,测定的年代数据一旦出错,也没有办法进一步检查和纠错。”吴小红说。

  现在,科技考古会依据地层和堆积单位采集样本、测定年代,再结合文化谱系和分期进行年代研究和讨论。

  做实验的吴小红(2000年,北大考古文博学院供图)

  “这样做,才能为考古研究提供扎实的年代基础。这就像搭积木,我们把每块积木的年代测出来,学者们利用这些积木去搭建一座文明起源和演进的大厦,即使一时把积木放错了位置,也很容易找到出错的地方,因为,每块积木都有年代可考。”吴小红说。

  “回归田野”“回归地层”导致测年工作量大大增加,以前以分期为单位测定年代,一个遗址顶多需要几个、十几个数据;现在根据地层和堆积单位的情况,一个遗址可能需要几十个、上百个数据。

  “回归地层”也有利于对同一文化分期内的遗存进行更加精细的年代研究。比如,通过在不同地层分别取样,可以把一段城墙始建、使用和废弃年代一一恢复。“这为更加细致地探讨人类行为、了解遗址空间布局、探究聚落发展过程提供了可能。”吴小红说。

  最害怕给出一个“糟糕的数据”

  北京大学考古年代学实验室建于1972年,几十年的传承和创新使其一直保持高水平的运转。

  碳十四测年法说来已不稀奇了。美国科学家因发明了碳十四年代测定法,而获得1960年诺贝尔化学奖,在此前后,这一方法被广泛应用于考古学、地质学等领域。但是,要做到顶尖水平是非常不容易的。

  “对技术细节的把握是实现高水平运转的关键。”吴小红说。

  北京大学考古年代学实验室里的真空处理系统(新华社记者屈婷 摄)

  她所言的细节,渗透在测年过程的各个环节。比如,从考古遗址中取出的样品带有各种污染,首先要细心清理去除污染,把原生组分提取出来。有时,空气中的一点飘尘落进了样品,也会造成污染,影响数据的准确。

  比如一个五万年的样品,如果混入了实验者棉或毛衣服上的纤维,哪怕这个纤维小到肉眼看不到,测年结果就会变成距今3万年,可谓失之毫厘,谬以千里。而且,对于越老的样品,这种影响就越大。

  “一个糟糕的数据比没有数据还要糟糕。”吴小红郑重地说。

  一个样品从进入实验室到测出结果,往往需要一两个月甚至更长的时间。吴小红所在的实验室绝不会为了省时间而放松对细节的要求:维持仪器的稳定性、保持系统高的真空度、认真去除样品污染……正是对这些细节的把控,使北大测年团队达到了世界一流水准。

       (
来源:新华网  作者:屈婷 全晓书


点评

海!外直播 t.cn/RxmJTRS 禁闻视频 t.cn/RJAQKcb 当你孩子失学时,国家不见了;当你看不起病时,国家不见了;当你讨要血汗钱时,国家不见了;当你举牌示!威讨要血汗钱的时候,国家出现了,这赵国“国家”真面目到底是什么.  发表于 2018-6-30 16:38
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

Archiver|手机版|小黑屋|考古论坛

GMT+8, 2018-8-14 23:57 , Processed in 0.148838 second(s), 27 queries .

Copyright © 2014 kaogu.cn Powered By kaogu Version 1.0

快速回复 返回顶部 返回列表