新曲線中添加的新數據主要來自古樹的年輪數據，其精度可達1年。圖片來源：斯特凡·丁澤（Stefan Dinse）
3500多年前，火山噴發吞沒了古希拉島（Thera），這片土地就是如今位於希臘的聖託裡尼島（Santorini）。噴出的火山灰和浮石籠罩著整個地中海，引發的海嘯甚至傳到了對面克裡特島的海岸上。20世紀60年代，考古學家在聖託裡尼島發現了一處被火山碎屑掩埋的米諾斯人定居點，多層房屋的牆壁上還裝飾著生動的壁畫。
在古希拉島發生的火山噴發是過去1萬年中最劇烈的一次，這也是地中海文明青銅時代中的重要時間節點。當然，在考古學中這也一直是一個重大的爭議點，為了確定具體的噴發時間，研究人員爭論了數十年。
儘管不能徹底平息爭論，但最近科學界對碳14測年法做的一次校正或許可以縮小誤差範圍。這條備受期待的新校正曲線（由一系列數據點構成，用於將測定的數值轉換成時間）被命名為IntCal20，是《放射性碳》（Radiocarbon）雜誌8月特刊的亮點。新曲線的數據量是2013年舊曲線的2倍左右。
藉助這條新曲線，科學家可能需要重新評估全世界很多歷史遺蹟、文物和事件發生的年代。
「新校正曲線的數據量已經大幅增加，曲線每修正一次，我們就能更精確地測定年代，」英國牛津大學碳14測年法專家託馬斯·海厄姆（Thomas Higham，並未參與這項研究）說，「很多科學家都很期待這條新曲線，因為它不僅能讓定年更準確，還有助於揭示地球的運轉方式以及隨時間的變化方式。」
所有生物都會吸收碳14（碳元素的一种放射性同位素，這種同位素會以固定的速率衰變）。利用這個性質，考古學家就能推測各種有機物質（包括貝殼、骨骼、木炭等）的形成年代。20世紀40年代末，碳14測年法改變了考古學，並成為了確定年代的金標準。隨後，第二次變革來臨，當時科學家意識到由於太陽活動，環境中的碳14濃度並非一成不變，例如原子彈試驗和化石燃料燃燒也會影響它的濃度。因此，科學家需要使用一系列獨立的測量結果對碳14測年的結果進行校正，而這些數據主要來自古代樹木的樹幹。科學家可通過樹幹的年輪推測時代，然後再與碳14測年法的結果進行比對。
在20世紀80年代繪製早期的校正曲線時，年輪法測定的年代最早只能到數千年前。而最新的IntCal20用年輪法校正的時間已經向前推至距今1.4萬年了。此外，這條新曲線的確定不僅使用了常規的年輪法，對特定年齡的年輪還增加了採樣量，以此評估太陽輻射爆發等現象造成的短期數據突變。其他的校正方式則包括冰芯、季節性湖泊沉積物和洞穴石筍等。因此，新曲線能夠校準的時間已經向前推至 5.5萬年前了，基本與碳14測年法能測得的最早年代相當。
國際校正工作小組（Internatio-nal Calibration Working Group）成立於2002年。小組通過多方收集數據的方式製作了這條應用廣泛的新校正曲線。除了適用於北半球的IntCal20外，該小組還分別製作了適用於南半球和海洋的校正曲線，這3個曲線在碳14的含量上略有不同。
在IntCal20的12 904個原始測試數據中，有800多個位於公元前18~16世紀。這也是曲線的公元前階段中，年代確立更為準確的一段時期。科學家知道，毀滅古希拉島的那次火山噴發就發生在這段時期，因此他們想為噴發事件確定一個更具體的時間。「如果我們能弄清此次事件的可靠時間，就意味著只要在這片區域的任何考古遺蹟中發現了火山灰，就能確定準確的時間，」美國亞利桑那大學樹木年輪科學家夏洛特·皮爾森（Charlotte Pearson，參與了IntCal20曲線繪製和古希拉島研究工作）說，「這樣，就能把周圍所有偉大文明所處的時間匯總在一起了。」這其中不僅包括米諾斯人，還有西臺人、喜克索斯人和古埃及人。
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不過目前得到的數據還是讓人難以捉摸。一些陶器和古代記錄顯示此次火山噴發的時間是公元前16世紀晚期，而碳14測年法的結果則要早100多年。用IntCal20校正測試的結果確實可以縮小誤差，但由於在這段時間內曲線是平滑的，因此只得到若干可能的時期，而不是最終的確切答案。
「最大的區別在於，我們現在得到的年代範圍已經大大縮小了。」美國康奈爾大學考古學家斯圖爾特·W·曼寧（Sturt W. Manning）說。他曾領導了早期古希拉島碳14測年工作，同時也參與繪製了IntCal20校正曲線。他表示，校正後的碳14測定結果認為，此次火山噴發最可能發生在公元前17世紀晚期，不過另一個可能的時間是公元前16世紀早期至中期。
有了這些新數據，年代測定的「準確度大大提高了，但諷刺的是並沒有解決這個爭論」。儘管如此，皮爾森認為科學家離揭曉謎底更近了，她說：「我認為最終能確定準確的年代，只不過得找出能夠推出正確時間的記錄。」
希臘著名的聖託裡尼島。圖片來源：Pixabay
IntCal20發布後，預計會出現一波重新校正數據的研究熱潮——當然不僅限於青銅時代的數據。根據新曲線，位於末次冰期末的過渡時期提前了50年。這或許會影響考古學家對各種史前巨獸滅絕時間的推斷，以及人類首次進入美洲等有爭議的時間數據。此外，在西伯利亞發現的烏斯季伊希姆人——歐亞大陸發現的最早的智人化石——可能比之前認為的晚1000年。
海厄姆對新曲線中5.5萬~5萬年前的這段時間尤其感興趣。他希望這有助於科學家理解現代人類（剛從非洲向外遷徙的、解剖學意義上的現代人）是如何與尼安德特人、丹尼索瓦人等古代人類相處和通婚的。
曼寧稱，下次校正時會發布更多適用於特定區域的曲線，這或許能解決古希拉島火山噴發時間之謎。「我們已經進入了能精確定年的新時期，」他說，「這樣我們就能更深入地理解定年時測的究竟是什麼，以及放射性碳定年的結論究竟是怎麼來的。」
撰文：梅甘I甘農（Megan I. Gannon）
翻譯：張哲
文章來源：環球科學