科學網—火山爆發何時撼動古代世界

2020-12-07 科學網

 

被稱為聖託裡尼的錫拉島火山在青銅時代某個時候噴發，形成了一個充滿水的火山噴口。圖片來源：FLORIAN TROJER/GETTYI MAGES

在特洛伊戰爭爆發前的幾百年裡，愛琴海錫拉島火山爆發。這次火山大爆發甚至撼動了古代世界。

此次火山爆發比1980年美國華盛頓聖海倫斯火山爆發規模大60倍：火山灰完全掩埋了阿克羅提裡的錫拉城，並且引發了12米高的海嘯，襲擊了克裡特文明的「心臟」——位於錫拉島以南110公裡的克裡特島。一些研究人員甚至推測，亞特蘭蒂斯神話可能源於對這場災難的記憶。

但這次火山爆發到底是什麼時候發生的呢？這次噴發使火山灰遍布地中海東部，因此一個精確的日期可以確定許多古代文明的年代，包括希臘文明、米諾斯文明和埃及文明。

但考古學家和放射性碳年代測定者在這點上存在巨大分歧。通過將埃及的文獻記錄和陶器遺蹟聯繫起來，考古學家認為這次爆發發生在公元前1500年，但是針對阿克羅提裡及附近遺蹟（包括一棵被火山噴發所掩埋的橄欖樹）的放射性碳年代檢測結果顯示，火山噴發時間可能更早，約在公元前17世紀末。

而一項新研究或許能結束紛爭。美國亞利桑那大學考古學家和樹木年輪科學家Charlotte Pearson領導的研究小組測量了5棵樹的年輪中儲存的放射性碳。因為樹木年輪的時間可以通過簡單計算來確定，所以研究小組可以修正放射性碳的日期。這使得火山爆發的可能日期擴大到傳統考古年代公元前16世紀。

「這是一個令人印象非常深刻的數據集。」貝爾法斯特女王大學地球年代學家、國際校準工作小組（IntCal）主席Paula Reimer說。IntCal建立了世界範圍的放射性碳校準曲線。她說，如果另一個實驗室能夠重複這些發現，那麼在公元前1700年到公元前1500年之間的每一個放射性碳年代都可能需要重新調整。

實際上，放射性碳「時鐘」並不穩定。生物體包含碳14和碳12。在死亡時，碳14開始以已知的速率衰變，而碳12的水平保持不變。通過比較同位素的比例，科學家可以計算出一個有機體存活的時間。

但是，大氣中也存在碳14，因此在所有的生物體中，它會隨著宇宙射線撞擊地球的數量而波動。為了校準時鐘，科學家必須追蹤這些波動。這就是年輪的用武之地，因為它們同時產生了放射性碳讀數和絕對年齡。

而IntCal曲線很大程度上是建立在10年樹齡基礎上的。但Pearson團隊利用加利福尼亞3棵古老的狐尾松和愛爾蘭的兩棵橡樹，能夠更精確地測量放射性碳。由此產生的校準曲線與IntCal曲線略有不同，它將火山噴發的時間範圍擴大，即公元前16世紀晚期，約為公元前1540年——更接近考古的日期。

Pearson說：「這種對校準曲線形狀的輕微調整可以讓所有證據都重疊。雖然沒有給我們明確的日期，但它讓我們朝著正確的方向邁出了一步。」

對於放射性碳專家來說，這個結果苦樂參半，並證明了考古學家沒有挑戰放射性碳測量本身。英國牛津大學的Christopher Ramsey幫助將火山爆發時間設定在公元前17世紀，數年來身陷各種批評中。例如，《科學報告》近日刊登的一篇論文顯示，橡樹的生長不規律，可能會出現人為「做舊」時間。

但如果Pearson的論文是正確的，Ramsey表示，「那麼所有的測量結果都是好的。」但校準數據——世界各地的研究人員使用的黃金標準可能會被取消。「那不是我所期望的。」他懊悔地說。

Sturt Manning是康奈爾大學的一名考古學家，他領導了早期的放射性碳工作。他擔心新的發現會鼓勵傳統主義者完全忽視放射性碳的證據。他說：「這篇論文將在接下來的10年裡被引用，以證明放射性碳是不明確的，因此應該被忽略。」他強調，新的校準數據必須經過獨立確認。

達特茅斯學院退休考古學家Jeremy Rutter認為這項工作是「向前邁出的一大步」。但他說，「我對最終結局有點失望」，因為仍沒有確定絕對的噴發日期。

Pearson說：「這次噴發發生在放射性碳高原上，這是非常不幸的。但另一方面，這是科學，不是嗎？」（唐一塵編譯）

《中國科學報》 (2018-08-29 第3版 國際)

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