Четыре разных черепа австралопитеков — одни из самых известных черепов в истории науки — были найденных в пещерах Стеркфонтейн в Южной Африке. Находки пещеры Стеркфонтейн, содержащие эти и другие окаменелости австралопитеков, теперь датируется 3,4−3,6 миллионами лет назад, что намного старше, чем считалось ранее. Новая дата опровергает давнюю концепцию о том, что южноафриканский австралопитек является более молодым ответвлением восточноафриканского австралопитека афарского.

На протяжении десятилетий ученые изучали эти окаменелости ранних предков человека и их давно исчезнувших родственников. Теперь метод датирования, разработанный геологом из Университета Пердью (США), отодвинул возраст некоторых из этих окаменелостей, найденных на месте пещер Стеркфонтейн, более чем на миллион лет назад. Это сделало их старше Динкинеша, также называемого Люси, — самого известного в мире ископаемого австралопитека.

Что такое «колыбель человечества»

«Колыбель человечества» является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО в Южной Африке, который включает в себя множество пещерных отложений, содержащих ископаемые, в том числе в пещерах Стеркфонтейн. Стеркфонтейн прославился открытием в 1936 году первого взрослого австралопитека, древнего гоминина. Гоминины включают в себя людей и их предков, но не других человекообразных обезьян. С тех пор там были найдены сотни окаменелостей австралопитеков, в том числе хорошо известная миссис Плес и почти полный скелет, известный как Маленькая Нога. Палеоантропологи и другие ученые десятилетиями изучали Стеркфонтейн и другие пещерные места в Колыбели человечества, чтобы пролить свет на эволюцию человека и окружающей среды за последние 4 миллиона лет.

Состарил на миллион лет

Дэррил Грейнджер, профессор наук о земле, атмосфере и планетах в Научном колледже Университета Пердью, является одним из таких ученых, работающих в составе международной команды. Грейнджер специализируется на датировании геологических отложений, в том числе в пещерах. Будучи докторантом, он разработал метод датирования погребенных пещерных отложений, который в настоящее время используется исследователями по всему миру. Его предыдущая работа в Стеркфонтейне датировала возраст скелета Маленькой ступни примерно 3,7 миллиона лет, но ученые все еще обсуждают возраст других окаменелостей на этом месте.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, Грейнджер и группа ученых, включая исследователей из Университета Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка, и Университета Тулузы Жана Жореса во Франции, обнаружили, что не только Литтл Фут, но и все пещерные отложения, содержащие австралопитеков, датируются возраст примерно от 3,4 до 3,7 миллионов лет, а не 2−2,5 миллиона лет, как предполагали ранее ученые. Этот возраст относит эти окаменелости к началу эры австралопитеков, а не к ее концу. Возраст Динкинеш, родом из Эфиопии, составляет 3,2 миллиона лет, а возраст ее вида, австралопитека африканского, составляет около 3,9 миллиона лет.

Трудности временного анализа

Стеркфонтейн — это глубокая и сложная пещерная система, которая хранит долгую историю заселения этого района гомининами. Понять даты окаменелостей здесь может быть непросто, поскольку камни и кости упали на дно глубокой ямы в земле, и существует несколько способов датировать пещерные отложения.

В Восточной Африке, где было найдено много окаменелостей гомининов, вулканы Великой Рифтовой долины отложили слои пепла, которые можно датировать. Исследователи используют эти слои, чтобы оценить возраст окаменелости. В Южной Африке — особенно в пещере — ученые не могут позволить себе такой роскоши. Они обычно используют другие окаменелости животных, найденные вокруг костей, чтобы оценить их возраст, или кальцитовый текучий камень, отложившийся в пещере. Но кости могут смещаться в пещере, и молодой текучий камень может отложиться в старых отложениях, что делает эти методы потенциально неверными. Более точный метод заключается в датировке фактических пород, в которых были найдены окаменелости. Бетонообразная матрица, в которую встраивается окаменелость, называемая брекчией, — это материал, который анализируют Грейнджер и его команда.

«В Стеркфонтейне больше окаменелостей австралопитеков, чем где-либо еще в мире», — сказал Грейнджер. «Но на них трудно найти хорошую дату. Люди смотрели на окаменелости животных, найденные рядом с ними, и сравнивали возраст пещерных объектов, таких как текучие камни, и получали различные даты. Что делают наши данные, так это разрешают эти противоречия. Это показывает, что эти окаменелости старые — намного старше, чем мы первоначально думали».

Новая методика

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

Грейнджер и исследовательская группа из Лаборатории измерения редких изотопов Пердью (PRIME Lab) изучают так называемые космогенные нуклиды и то, что они могут рассказать об истории окаменелостей, геологических особенностях и горных породах. Космогенные нуклиды — это чрезвычайно редкие изотопы, образующиеся в результате космических лучей — частиц высокой энергии, которые постоянно бомбардируют землю. Эти входящие космические лучи обладают достаточной энергией, чтобы вызвать ядерные реакции внутри горных пород на поверхности земли, создавая новые радиоактивные изотопы в кристаллах минералов. 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 порода обнажается на поверхности, но не после того, как она была глубоко погребена в пещере, исследователи PRIME lab могут датировать пещерные отложения (и окаменелости в них), измеряя уровни алюминия-26 в тандеме с другим космогенным нуклидом, бериллием-10.

Почему это важно

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 могли быть смешаны во время раскопок в 1930-х и 1940-х годах, что привело к десятилетиям путаницы с предыдущими возрастами. «Я надеюсь, что это убедит людей в том, что этот метод датирования дает надежные результаты», — сказал Грейнджер. «Используя этот метод, мы можем более точно поместить 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 вписываются в экосистему и кем являются и были их ближайшие родственники — это насущные и сложные вопросы. Помещение окаменелостей в Стеркфонтейне в надлежащий контекст — это один шаг к решению всей головоломки.