近半個(gè)月以來(lái)，造訪京郊龍骨山的人明顯多于往日。幾乎所有參觀者，都在談?wù)撏粋€(gè)消息。

3月12日，中國(guó)科學(xué)家沈冠軍與他的美國(guó)合作者達(dá)里·格蘭杰撰寫(xiě)的文章登上英國(guó)《自然》雜志封面，文章稱(chēng)“北京猿人生活在距今77萬(wàn)年前”。

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，這個(gè)“前額突出，鼻子寬扁”的家伙都牢牢占據(jù)著中學(xué)歷史課本的第一頁(yè)，一代代學(xué)生牢記著“距今四五十萬(wàn)年”的概念，生怕在考試時(shí)把“他”跟“元謀人”搞混。如今，有人要把這個(gè)年代提前20多萬(wàn)年，難免激起人們的好奇心。

改變?cè)从诳茖W(xué)家找到了新的測(cè)年方法。“這好比稱(chēng)東西，你沒(méi)法用普通的秤測(cè)出汽車(chē)的重量。”在一間簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室里，把自己年齡精準(zhǔn)表達(dá)為“65.5歲”的沈冠軍說(shuō)。過(guò)去20年來(lái)，他一直在尋找一桿能稱(chēng)更大重量的“秤”，就為了能把北京猿人的“歲數(shù)”算得再精準(zhǔn)些。

“小米加步槍”解決采樣難題

沈冠軍找到的“新秤”被稱(chēng)為“鋁鈹埋藏測(cè)年法”。1997年，美國(guó)普度大學(xué)教授達(dá)里·格蘭杰提出，可以通過(guò)測(cè)定石英砂中鋁26和鈹10的比例，來(lái)確定沉積物的年代。

此次對(duì)周口店遺址采取鋁鈹埋藏測(cè)年法，實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和技術(shù)都來(lái)自這位美國(guó)同行。對(duì)于這一點(diǎn)，沈冠軍并不諱言，甚至，采集石英砂樣品的方法也是格蘭杰教授通過(guò)電子郵件指導(dǎo)的。

當(dāng)然，采樣不像撿雨花石那樣簡(jiǎn)單。在南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院的一間實(shí)驗(yàn)室里，沈冠軍饒有興致地演示了富有“中國(guó)特色”的采樣過(guò)程。由于經(jīng)費(fèi)并不充裕，他的團(tuán)隊(duì)幾乎是用“小米加步槍”的手段解決了采樣中的種種難題。

參照一本《北京猿人遺址綜合研究》，沈冠軍從2004年開(kāi)始，帶著他的團(tuán)隊(duì)在周口店遺址尋找石英砂。“剛挖出來(lái)的全是泥巴，足足有10公斤。”現(xiàn)場(chǎng)用水把這些泥徹底沖洗之后，他們把其中一些“膠結(jié)物”泡在鹽酸里，曬干后，把篩選過(guò)的粗砂帶回實(shí)驗(yàn)室。

按照實(shí)驗(yàn)步驟，這些顏色灰黑的粗砂需要被灌在一個(gè)裝滿(mǎn)氫氟酸的塑料瓶里，長(zhǎng)時(shí)間滾動(dòng)、加熱。

只是，在中國(guó)境內(nèi)很難找到專(zhuān)業(yè)的加熱儀器，于是沈冠軍花了400元錢(qián)，買(mǎi)來(lái)一臺(tái)街頭烤香腸的滾動(dòng)烤腸機(jī)，經(jīng)過(guò)幾周的“翻滾”，大部分雜質(zhì)被溶解。再通過(guò)重液分離，最終只留下0.2毫米~0.9毫米的石英砂。

在成為樣品之前，這些砂子還得接受磁性檢測(cè)。“一臺(tái)磁選儀大概要人民幣20多萬(wàn)元，我們整個(gè)課題申請(qǐng)到的經(jīng)費(fèi)只有32萬(wàn)。”沈冠軍苦笑著說(shuō)。于是，他讓學(xué)生花2元錢(qián)，從南京夫子廟的小商品市場(chǎng)買(mǎi)了個(gè)大喇叭，取出里面的磁鐵，就用這個(gè)“土辦法”把磁性物質(zhì)全部清除出局。

2004年底，第一批3個(gè)樣本被送到美國(guó)，結(jié)果全部失敗，沒(méi)有得到有意義的數(shù)據(jù)。“我們要測(cè)的是鋁26，樣本里的鋁27太多了。”

美國(guó)同行告知沈冠軍，“加速器質(zhì)譜儀”的分辨率在短期內(nèi)不可能提高，實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行下去，只能靠解決樣本自身的問(wèn)題。于是沈冠軍想到，“用手來(lái)挑。”他把這個(gè)想法告訴格蘭杰，對(duì)方覺(jué)得不可思議。

“作為實(shí)驗(yàn)室里的老手，有時(shí)候就得像鄧亞萍一樣，會(huì)打些‘非常規(guī)球’。”沈冠軍笑著說(shuō)。

通過(guò)觀察，他發(fā)現(xiàn)石英砂中有的有顏色，有的是包裹體，有的中間有“芯”。沈冠軍請(qǐng)來(lái)幾個(gè)學(xué)生，把石英砂按照表觀性狀分類(lèi)，分別測(cè)鋁27的含量。結(jié)果顯示，那些半透明、沒(méi)顏色的樣本，鋁27含量較低。

于是，沈冠軍找了個(gè)抽屜，裝進(jìn)4根日光燈管，上面蒙一塊毛玻璃，算是底光照明。他雇了幾個(gè)本科生，對(duì)樣品進(jìn)行人工遴選，“報(bào)酬是每小時(shí)5塊錢(qián)，后來(lái)漲到7塊錢(qián)”。

最終呈現(xiàn)在記者眼前的那包石英砂，像被輾碎的玉石一樣，光潔、透明。類(lèi)似這樣的6件石英砂樣本和4件早年出土于第8~9層的石英質(zhì)石制品被送到了美國(guó)實(shí)驗(yàn)室，獲得了6個(gè)有意義的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)加權(quán)平均后，確定“北京猿人”生活在距今77萬(wàn)年前，誤差為正負(fù)8萬(wàn)年。

追尋20年的疑問(wèn)

自1929年發(fā)現(xiàn)北京猿人頭蓋骨化石之后，周口店就成了世界上最有價(jià)值的早期人類(lèi)遺址之一。然而對(duì)于北京猿人所處的年代，卻一直眾說(shuō)紛紜。

最初的發(fā)現(xiàn)者對(duì)沉積物和頭蓋骨形狀進(jìn)行分析，當(dāng)時(shí)的估計(jì)是“四五十萬(wàn)年左右”。第一次科學(xué)的全面測(cè)定是在上世紀(jì)70年代末，當(dāng)時(shí)科學(xué)家用了不平衡鈾系法、裂變徑跡法、古地磁法等多種測(cè)年法。1991年，北京大學(xué)考古系年代實(shí)驗(yàn)室又通過(guò)用二種鈾系法測(cè)定了骨化石樣品。

盡管這些測(cè)定的結(jié)果有正負(fù)十幾萬(wàn)年的差別，但都沒(méi)有否定“‘北京人’生活在距今四五十萬(wàn)年前”的結(jié)論。

也正是從1990年代初開(kāi)始，自法國(guó)留學(xué)歸國(guó)的沈冠軍開(kāi)始了對(duì)周口店的年代研究。在這位學(xué)放射化學(xué)專(zhuān)業(yè)出身的科學(xué)家看來(lái)，骨骼化石并不是理想中測(cè)年的載體，因?yàn)槟甏畔⒂涗浽诠穷^里不是高保真體系，誤差很大。因此他更愿意從山洞中純凈致密的鐘乳石鈣板中尋找答案。

1991年，沈冠軍對(duì)周口店第一地點(diǎn)的第1-2層鈣板進(jìn)行阿爾法能譜鈾系法測(cè)年，結(jié)果為42萬(wàn)年，比過(guò)去認(rèn)定的提早了至少10萬(wàn)年。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓沈冠軍對(duì)“北京猿人距今四五十萬(wàn)年”的說(shuō)法產(chǎn)生了懷疑，“第一地點(diǎn)的沉積物分為17層，從第10層起，就有人類(lèi)活動(dòng)的遺跡。”他覺(jué)得，如果第1-2層就有40萬(wàn)年左右，那么“四五十萬(wàn)年”的數(shù)字顯然是被低估了。

到上世紀(jì)90年代，一種名為“熱電離質(zhì)譜鈾系測(cè)年法”的新方法被應(yīng)用在古人類(lèi)遺址的年代測(cè)定上。2001年，沈冠軍與美國(guó)同行合作，用此方法測(cè)得周口店第1-2層為“距今40萬(wàn)年”，誤差僅為1萬(wàn)年；同時(shí)，測(cè)得第5層鈣板的年代至少為60萬(wàn)年。而60萬(wàn)年已經(jīng)是質(zhì)譜鈾系法可以測(cè)定的極限。

“秤砣已經(jīng)挪到頭了。”沈冠軍解釋說(shuō)：“到60萬(wàn)年的時(shí)候，質(zhì)譜鈾系法得出的數(shù)據(jù)，其誤差已大到接近不合理的地步，沒(méi)法繼續(xù)往前推進(jìn)。”

正當(dāng)沈冠軍的探索不得不止步之際，2003年，《科學(xué)》雜志刊登了美國(guó)普度大學(xué)教授達(dá)里·格蘭杰的研究成果，格蘭杰與古人類(lèi)學(xué)家合作，利用“鋁鈹埋藏測(cè)年法”測(cè)定了南非一個(gè)古人類(lèi)遺址的年代。

對(duì)于這一方法的原理，沈冠軍解釋說(shuō)，當(dāng)宇宙射線打到地面時(shí)，會(huì)將石英(二氧化硅)中的硅原子和氧原子打破，生成鋁和鈹?shù)耐凰?。在地表時(shí)，這兩種同位素的比值一般固定在6.8左右，當(dāng)石英被埋入地下，不再受到宇宙射線“轟擊”后，這兩種同位素都停止生成，并開(kāi)始衰變。由于衰變速度不同，兩者的比例開(kāi)始變化，這種變化的表觀半衰期是150萬(wàn)年。換句話說(shuō)，埋的時(shí)候比值是6.8，150萬(wàn)年后是3.4。

隨著“加速器質(zhì)譜儀”的出現(xiàn)，科學(xué)家們可以通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)定這兩種同位素的含量，由此計(jì)算出石英埋入地下的時(shí)間。

“全世界只有很少幾臺(tái)能精確測(cè)定鋁26的加速器質(zhì)譜儀，來(lái)自世界各地的專(zhuān)家都會(huì)把樣品寄到格蘭杰那兒，排著長(zhǎng)隊(duì)等待測(cè)試。”沈冠軍說(shuō)，或許是考慮到周口店遺址的重要價(jià)值，2004年，格蘭杰答應(yīng)了沈冠軍提出的合作要求。

北京猿人是耐寒一族？

生存年代往前推進(jìn)了20多萬(wàn)年，這對(duì)北京猿人來(lái)說(shuō)，有著非同一般的意義。

《自然》雜志為此在封面配了一句英文的雙關(guān)語(yǔ)：“Peking m an w as cool (北京猿人真酷)”，“cool”在這里還有寒冷的意味。美國(guó)學(xué)者拉塞爾·喬洪撰文指出，“77萬(wàn)年”將北京猿人生活的環(huán)境，移向了一個(gè)更寒冷的時(shí)代，將促使學(xué)術(shù)界重新認(rèn)識(shí)北京猿人在寒冷氣候下的生存能力。

論文的第二作者，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員高星，在接受新華社記者采訪時(shí)曾表示，原先所說(shuō)的“四五十萬(wàn)年前”，地球正處于相對(duì)溫暖的間冰期(兩個(gè)冰期之間)，而77萬(wàn)年前則是一個(gè)比較寒冷的冰期。這表明，人們對(duì)北京猿人適應(yīng)環(huán)境的能力需要重新認(rèn)識(shí)，比如用火問(wèn)題。

對(duì)火的使用本是北京猿人遺址中的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，那里有厚達(dá)數(shù)米的灰燼層。但是上世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)外一些學(xué)者對(duì)北京猿人主動(dòng)用火的觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)，認(rèn)為用火遺跡可能是自然野火等原因造成的，甚至可能是動(dòng)物糞便“變質(zhì)”留下的痕跡。在高星看來(lái)，此次測(cè)年結(jié)果對(duì)應(yīng)的氣候條件，將使更多學(xué)者重新考慮人為用火的可能，畢竟77萬(wàn)年前的氣候條件，對(duì)北京猿人的耐寒能力，提出了更大的挑戰(zhàn)。

實(shí)際上，在周口店北京人遺址博物館里，就陳列著一些燒過(guò)的動(dòng)物骨頭化石。沈冠軍的團(tuán)隊(duì)在采樣時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了一些“燒骨碎片”，沈冠軍認(rèn)為，這些也對(duì)“主動(dòng)用火”一說(shuō)提供了支持。

不過(guò)，也有科學(xué)家對(duì)“77萬(wàn)年”的結(jié)論有不同的看法。

中科院院士、中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員吳新智在接受本報(bào)記者采訪時(shí)指出，從《自然》雜志發(fā)表的論文看，鋁鈹埋藏測(cè)年法的運(yùn)用有個(gè)前提，即假定石英樣品在進(jìn)洞以前沒(méi)有被掩埋過(guò)。吳新智注意到，此次實(shí)驗(yàn)的10個(gè)樣品中，有4個(gè)被剔除的樣品，其測(cè)定的結(jié)果，有278萬(wàn)年，有166萬(wàn)年。“顯然因?yàn)樵谎诼襁^(guò)，這里面有年代效應(yīng)的積累，那些多出來(lái)的年代是在進(jìn)洞前從“娘胎”里帶來(lái)的。”吳新智說(shuō)：“但問(wèn)題是，你又怎么保證你所選用的6個(gè)樣品，在進(jìn)洞之前沒(méi)有被掩埋過(guò)呢？”

他同時(shí)指出，這個(gè)“新年齡”與古生物學(xué)化石的硬證據(jù)也存在著矛盾。比如第11層中存在著大量鬣狗糞化石，鬣狗今天生存在非洲，這種生活在熱帶、亞熱帶的動(dòng)物能在77萬(wàn)年前的冰期生存嗎？

吳新智本人傾向于認(rèn)同“20多萬(wàn)年到50多萬(wàn)年”這個(gè)區(qū)間，因?yàn)檫@個(gè)觀點(diǎn)是經(jīng)過(guò)多種測(cè)年法相互印證的。

對(duì)于這些疑問(wèn)，沈冠軍表示，有關(guān)數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，在《自然》雜志刊登的論文中已經(jīng)做了討論，比如“278萬(wàn)年那個(gè)樣本，本身就采錯(cuò)了地方”。

對(duì)于這些爭(zhēng)議，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員劉武認(rèn)為，鋁鈹埋藏測(cè)年法或許存在一定的誤差，但至少是一種新的嘗試。年代學(xué)專(zhuān)家、北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院教授周立平也認(rèn)為，“新的結(jié)果為科學(xué)界提供了新認(rèn)識(shí)”。

如今，沈冠軍與他的合作者們已經(jīng)“撒下一張大網(wǎng)”，準(zhǔn)備用這一新方法，繼續(xù)測(cè)量河北泥河灣等中國(guó)其他早期人類(lèi)遺址的年代。

就在不久前，有關(guān)沈冠軍退休的通知原本已經(jīng)到了學(xué)院里，適逢他的論文在《自然》雜志發(fā)表，便又撤了回去。來(lái)自校方的最新消息說(shuō)，如果他本人愿意，現(xiàn)年65.5歲的沈教授“大可以干到70歲”。