你吃的是什么?對(duì)考古學(xué)家來說，這是一個(gè)至關(guān)重要的問題，他們可以根據(jù)古代骨骼樣本的化學(xué)特征推斷出一個(gè)人的飲食，甚至是大規(guī)模的人口遷徙活動(dòng)。穩(wěn)定同位素分析法用于研究考古材料中元素的細(xì)微差別，可以幫我們解開許多謎團(tuán)，包括氣候、飲食、骨骼和其他物質(zhì)的地理起源。
穩(wěn)定同位素分析著眼于不同元素的同位素——含有額外中子或缺失中子的原子。不穩(wěn)定的同位素，如碳-14，會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生衰變，而穩(wěn)定的同位素則不會(huì)。已知的穩(wěn)定同位素超過250種，元素周期表前82種元素中有80種含有穩(wěn)定同位素。有機(jī)化合物和無機(jī)化合物都含有穩(wěn)定同位素，它們之間的比值可以作為一個(gè)標(biāo)志特征。
解開古老謎團(tuán)
上世紀(jì)70年代，考古學(xué)家Nikolaas van der Merw在南非的一處遺址上發(fā)掘了一具特別的骸骨，與同時(shí)期發(fā)現(xiàn)的其他骸骨有很大差別。他與同位素物理學(xué)家John Vogel和古人類學(xué)家Philip Rightmire一起展開了研究，他們決定用同位素分析法鑒定這具骸骨。分析顯示，這名古人類的飲食與挖掘過程中發(fā)現(xiàn)的其他古人類的飲食不同，這表明狩獵采集者（比如該遺址中發(fā)現(xiàn)的這些古人類）與該地區(qū)的農(nóng)民在很早之前有過互動(dòng)。
為了證明玉米早在公元1000年左右就被引入北美東部林地地區(qū)，Van der Merwe和Vogel繼續(xù)對(duì)來自美國(guó)的考古材料進(jìn)行了穩(wěn)定同位素分析。
考古學(xué)家打開了在秘魯潘帕 ?拉克?魯斯遺址（Pampa La Cruz site）發(fā)現(xiàn)的兒童祭品。通過分析這個(gè)兒童的骨頭，研究人員就能得知這一古代文明中的人們?yōu)楹螘?huì)用自己的孩子做祭品。
攝影：MARK THIESSEN, NAT GEO IMAGE COLLECTION
對(duì)研究人員來說，同位素特征用處極大。例如，植物會(huì)吸收穩(wěn)定的碳-12和碳-13同位素，這兩種同位素在地球大氣中的比例都是十分穩(wěn)定的?？諝庵械奶?12和碳-13可以通過土壤以及植物吸收的水分傳遞給植物。在光合作用過程中，水量、陽光和其他因素都會(huì)改變植物的碳同位素比率。
植物光合作用的碳同化途徑有三種:C3、C4和CAM。研究人員可以通過不同的碳同化途徑推測(cè)出植物的種植地以及它們所承受的環(huán)境條件。當(dāng)植物被動(dòng)物攝取時(shí)，就會(huì)成為動(dòng)物身體的一部分。反過來，通過分析動(dòng)物毛發(fā)、牙齒和骨骼中碳的含量，可以得出它們所食用植物的碳同位素比值。
這樣一來就能判斷植物的光合作用類型，從而知曉生物體吃的是哪種植物，以及何種環(huán)境條件造就了它們。同位素還可以揭示個(gè)體所承受的氣候條件(例如，生活在干旱環(huán)境中的人，含有更多的氮-15)，或者表明人口是如何遷移的。
時(shí)間的快照
其他同位素能夠揭開與考古材料有關(guān)的各種信息。牙齒在生長(zhǎng)過程中會(huì)吸收鍶同位素，可以將個(gè)體童年的生活區(qū)域信息收集起來，如同一本快照集。而骨骼細(xì)胞處于不斷更新狀態(tài)，因而骨骼中的鍶能反映出個(gè)體后來生活的地方。
將兩者進(jìn)行對(duì)比就能揭示個(gè)體一生的活動(dòng)，或者表明一個(gè)人的埋葬地并不是他的出生地。氮同位素可以揭示一個(gè)孩子開始吃固體食物時(shí)的年齡。
現(xiàn)在，穩(wěn)定同位素的應(yīng)用十分廣泛，從骨頭到鍋上的食物殘?jiān)鹊?。它們也可以用來鑒別不同金屬的來源。
但是同位素分析并非萬金油，分析中用到的材料成本昂貴，且該方法對(duì)燃燒過的材料不起作用，操作過程中必須小心避免污染。樣本年代越久，從中推斷出來的信息就越少，因?yàn)楣悄z原在5萬年后會(huì)分解。盡管如此，我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^這一方法了解古人類的起源以及他們的行為。
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