Окаменелости австралопитеков могут быть на миллион лет старше, чем считалось ранее

В течение десятилетий ученые изучали окаменелости ранних предков человека и их давно живших родственников. Теперь метод датирования, разработанный ученым из Университета Пердью, только что отодвинул возраст некоторых из окаменелостей, найденных на месте пещер Стеркфонтейн, более чем на миллион лет назад.

«Колыбель человечества» является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО в Южной Африке. Она включает в себя множество пещерных отложений, содержащих ископаемые, в том числе в пещерах Стеркфонтейн, которые прославились открытием первого взрослого австралопитека, древнего гоминида, в 1936 году.

С тех пор там были найдены сотни окаменелостей австралопитеков, включая хорошо известную миссис Плес и почти полный скелет, известный как Little Foot. Палеоантропологи и другие ученые десятилетиями изучали Стеркфонтейн и другие пещеры в «Колыбели человечества», чтобы пролить свет на эволюцию человека и окружающей среды за последние 4 миллиона лет.

Дэррил Грейнджер, профессор наук о Земле, атмосфере и планетах в Научном колледже Университета Пердью, является одним из тех ученых, которые работают в составе международной команды. Грейнджер специализируется на датировании геологических отложений, в том числе в пещерах. Он разработал метод датирования отложений, который теперь используется исследователями во всем мире. Его предыдущая работа в Стеркфонтейне датировала возраст скелета Little Foot возрастом примерно 3,7 миллиона лет, но ученые до сих пор спорят о возрасте других окаменелостей на этом месте.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, Дэррил Грейнджер и группа ученых, включая исследователей из Университета Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка, и Университета Тулузы, обнаружили, что не только Little Foot, но все пещерные отложения, содержащие австралопитеков, датируются возрастом от 3,4 до 3,7 миллионов лет, а не 2-2,5 миллиона лет, как предполагали ученые ранее.

Такой возраст относит эти окаменелости к началу эры австралопитеков, а не к концу. Люси, родом из Эфиопии, 3,2 миллиона лет, а ее виду, африканскому австралопитеку, около 3,9 миллиона лет.

Стеркфонтейн представляет собой глубокую и сложную пещерную систему, хранящую долгую историю заселения этого района гоминидами. Понимание дат окаменелостей здесь может быть сложным, так как камни и кости упали на дно глубокой ямы в земле, и существует несколько способов датировать отложения пещеры.

В Восточной Африке, где было найдено много окаменелостей гоминидов, вулканы Великой рифтовой долины откладывают слои пепла, которые можно датировать. Исследователи используют эти слои, чтобы оценить возраст окаменелости.

В Южной Африке, особенно в пещерах, у ученых нет такой возможности. Обычно они используют другие окаменелости животных, найденные вокруг костей, чтобы оценить их возраст, или кальцитовый известняк, отложившийся в пещере.

Но кости могут сместиться в пещере, а молодой известняк может отложиться в старых отложениях, что делает эти методы потенциально неверными. Более точный метод — датировать фактические породы, в которых были обнаружены окаменелости. Бетоноподобная матрица, в которой заключена окаменелость, называемая брекчией, является материалом, который анализируют Грейнджер и его команда.

«В Стеркфонтейне больше окаменелостей австралопитеков, чем где-либо еще в мире», — говорит Дэррил Грейнджер. «Но трудно получить точную дату для них. Люди смотрели на окаменелости животных, найденные рядом с ними, и сравнивали возраст пещерных элементов, таких как известняки, и получали разные даты. Наши данные разрешают эти противоречия. Оказалось, что эти окаменелости старые — намного старше, чем мы первоначально думали».

Дэррил Грейнджер и его команда использовали ускорительную масс-спектрометрию для измерения радиоактивных нуклидов в горных породах, а также геологическое картирование и глубокое понимание того, как накапливаются пещерные отложения, чтобы определить возраст отложений, содержащих австралопитеков, в Стеркфонтейне.

Исследователи изучают так называемые космогенные нуклиды и то, что они могут рассказать об истории окаменелостей, геологических особенностях и горных породах.

Космогенные нуклиды — чрезвычайно редкие изотопы, образующиеся под действием космических лучей — частицы высокой энергии, постоянно бомбардирующие Землю. Эти космические лучи обладают достаточной энергией, чтобы вызывать ядерные реакции внутри горных пород на поверхности земли, создавая новые радиоактивные изотопы в минеральных кристаллах.

Примером может служить алюминий-26: алюминий, в котором отсутствует нейтрон и который медленно распадается, превращаясь в магний в течение миллионов лет. Поскольку алюминий-26 образуется, когда камень обнажается на поверхности, а не после того, как он был глубоко погребен в пещере, исследователи могут датировать пещерные отложения (и окаменелости в них), измеряя уровни алюминия-26 в тандеме с другим космогенным нуклидом, бериллием-10.

В дополнение к новым датам в Стеркфонтейне, основанным на космогенных нуклидах, исследовательская группа составила тщательные карты пещерных отложений и показала, как окаменелости животных разного возраста смешивались друг с другом во время раскопок в 1930-х и 1940-х годах, что привело к десятилетиям путаницы с предыдущие века.

«Я надеюсь, что это убедит людей в том, что этот метод датирования дает надежные результаты», — сказал Дэррил Грейнджер. «Используя наш метод, мы можем более точно разместить древних людей и их родственников в правильные периоды времени, в Африке и в других местах по всему миру».

Возраст окаменелостей имеет значение, потому что он влияет на понимание учеными живого ландшафта того времени. Как и где эволюционировали люди, как они вписались в экосистему и кто их ближайшие родственники и кем они были — это насущные и сложные вопросы. Поместить окаменелости в Стеркфонтейне в их надлежащий контекст — это шаг к решению всей головоломки.

Исследование было опубликовано в PNAS.