Какого возраста южноафриканские окаменелости, такие как ребёнок из Таунга? Исследование предлагает ответ
Сто лет назад обнаружение черепа в Северо-Западной провинции ЮАР изменило наше понимание эволюции человека. Этот череп ребёнка был назван "ребёнком из Таунга" анатомом Раймондом Дартом, который впервые описал его.
В 1924 году Дарт не мог точно сказать, какого он возраста, но объявил, что он принадлежит к новому виду — Australopithecus africanus. Это было первое доказательство, подтвердившее утверждение Чарльза Дарвина о том, что у обезьян и людей был общий далёкий предок и что человечество зародилось в Африке.
После ребёнка из Таунга новые находки Australopithecus africanus были сделаны в Стеркфонтейне, примерно в 70 км к юго-западу от Претории. Стеркфонтейн находится в "Колыбели человечества" — объекте Всемирного наследия ЮНЕСКО.
За прошедший век разгорелись споры о геологическом возрасте окаменелостей австралопитеков из Стеркфонтейна, Таунга и третьего местонахождения — Макапансгата.
Большая часть полемики сосредоточена на Стеркфонтейне. Некоторые исследователи оценивают возраст окаменелостей из определённой области (называемой "Участок 4") в 3.4–3.7 млн лет. Другие считают, что эти окаменелости намного моложе — 2–2.6 млн лет. Различия возникают из-за методов датирования, используемых противоположными командами.
Теперь спор может быть на шаг ближе к разрешению. Мы с коллегой Сью Дайкс использовали другой подход, применённый непосредственно к зубам окаменелостей гоминин, чтобы оценить возраст австралопитеков из Стеркфонтейна. Наши результаты для Участка 4 показывают, что возраст окаменелостей составляет от ~2 млн до ~3.5 млн лет. Это более широкий диапазон, чем считалось ранее, охватывающий оценки обеих команд.
Наш метод также позволил датировать ребёнка из Таунга возрастом 2.58 млн лет.
Различные методы
Одна из причин сложности датировки — первые находки были сделаны в ходе добычи известняка с помощью динамита, что привело к потере контекста.
В Стеркфонтейне и других местах ЮАР были найдены окаменелости видов животных, также обнаруженных в Восточной Африке. Вулканические отложения в Восточной Африке содержат следы калия (K) и аргона (Ar), что позволяет проводить точную K/Ar радиометрическую датировку.
К сожалению, в ЮАР в период 2–5 млн лет назад не было активных вулканов. Но можно проводить сравнения ископаемых видов из двух регионов (например, полорогих, свиней, обезьян). Поскольку восточноафриканские окаменелости можно точно датировать K/Ar методом, можно оценить возраст тех же видов в ЮАР. Этот подход называется биохронологией. Именно так одна группа исследователей пришла к выводу, что окаменелости из Участка 4 имеют возраст 2–2.6 млн лет. Аналогичные результаты были получены с помощью уран-свинцового датирования и палеомагнитных исследований.
Другая группа, оценивающая возраст в 3.4–3.7 млн лет, использовала метод космогенного нуклидного датирования с помощью элементов бериллия и алюминия для оценки возраста кремнистых пород в отложениях пещеры Стеркфонтейн.
Наш подход
Мы также использовали биохронологический подход, но работали непосредственно с измерениями зубов австралопитеков.
Мы изучили соотношения длины и ширины первых нижних моляров восточноафриканских гоминин (Australopithecus afarensis и ранних Homo, например, H. habilis), возраст которых хорошо установлен. Затем, используя разработанное нами уравнение, мы количественно определили взаимосвязь между этими соотношениями и геологическим возрастом.
В предположении, что возраст южноафриканских окаменелостей тех же родов можно оценить по той же зависимости, мы применили уравнение к первым нижним молярам из Стеркфонтейна, отнесённым к Australopithecus и раннему Homo. Таким образом, мы получили датировки для отдельных моляров.
Наш подход был применён к зубам ребёнка из Таунга с новым результатом — 2.58 млн лет для этого образца Australopithecus africanus.
Два зуба австралопитека из Макапансгата также были датированы нашим методом. Их возраст составил 3.07 млн и 3.00 млн лет соответственно, что хорошо согласуется с более ранними оценками с помощью палеомагнетизма.
Мы также попытались датировать окаменелости вида Australopithecus sediba из Малапы. Наши датировки для двух зубов (каталоги MH1 и MH2) составили 2.14 млн и 1.93 млн лет соответственно. Это чрезвычайно хорошо соответствует возрасту 1.98 млн лет, полученному методами с использованием урана, свинца и палеомагнетизма.