Как люди стали людьми? Чтобы найти ответ на вопрос об эволюции человека, необходимо понять, когда, где и в каких условиях жили наши предки. Так начинается статья, опубликованная в журнале Conversation. К сожалению, установить точную хронологию ранних этапов эволюции человека было долгое время непростой задачей. Однако древние вулканические извержения в Восточной Африке могут дать нам подсказку, отмечают авторы статьи.
Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, расширяет наши знания о слоях вулканического пепла, обнаруженных в бассейне Туркана в Кении. В этом районе было найдено множество окаменелостей древних людей.
Мы уточнили возраст находок, что позволило нам продвинуться в создании более точной шкалы времени эволюции человека.
В Восточной Африке, в районе Великой рифтовой долины, находится несколько всемирно известных мест, где были обнаружены ископаемые останки. Бассейн Туркана, вероятно, является наиболее важным регионом для изучения происхождения раннего человека.
Этот регион расположен в зоне активного тектонического разлома, который на протяжении миллионов лет вызывал извержения вулканов. Когда древние люди и их предки бродили по ландшафтам Рифтовой долины, вулканические извержения часто покрывали землю слоем пепла, погребая их останки.
Со временем множество слоев ископаемых оказались зажаты между слоями вулканического пепла. Для современных археологов эти слои представляют собой бесценные геологические метки времени, охватывающие обширные регионы.
Вулканические извержения служат отличными хронометрами, поскольку происходят очень быстро, с геологической точки зрения. В процессе извержения горячая магма остывает и затвердевает, превращаясь в частицы вулканического пепла и пемзу.
Пемза часто содержит кристаллы (минералы, называемые полевыми шпатами), которые действуют как естественные «секундомеры». Возраст этих кристаллов можно определить с помощью радиометрического метода.
Определяя возраст слоев пепла, залегающих непосредственно над и под окаменелостями, мы можем установить возраст самих окаменелостей.
Даже при отсутствии таких минералов слои вулканического пепла все равно могут помочь в датировании археологических памятников. Это связано с тем, что частицы пепла, образовавшиеся в результате разных извержений, обладают уникальным химическим составом.
"Этот четкий геохимический «отпечаток» позволяет нам отслеживать конкретное извержение на больших расстояниях. Таким образом, мы можем определить возраст слоя пепла даже без наличия кристаллов, поддающихся датированию", — говорится в публикации.
Сопоставление слоев вулканического пепла, найденных в разных местах, например, в Кении и Эфиопии, или даже на океанском дне, возможно путем сравнения их химического состава. Идентичность химического состава указывает на то, что они образовались в результате одного извержения в один и тот же геологический период. Этот метод широко используется в регионе на протяжении многих лет.
Предыдущие исследования заложили основу для понимания геологии бассейна Туркана.
Однако частые извержения в регионе, происходящие с интервалом всего в несколько тысячелетий, затрудняют временную дифференциацию слоев пепла. Схожие «отпечатки пальцев» некоторых слоев пепла еще больше усложняют их точное разделение.
Эти сложности влияют на датировку туфов Нариокотоме, трех слоев вулканического пепла в бассейне Туркана. Несмотря на их очевидное разделение в геологической летописи, их возраст и химический состав очень близки. Наша задача – сузить круг возможных вариантов датировки.
Современные методы датирования позволяют достичь на порядок большей точности по сравнению с предыдущими подходами.
Теперь мы можем уверенно различать слои пепла, извергавшиеся с интервалом всего в 1000–2000 лет. Применив этот высокоточный метод к туфам Нариокотоме, мы выделили три отдельных события, каждое характеризующееся точной датой извержения.
Определение возраста само по себе недостаточно для полной дифференциации этих вулканических слоев. Близкое совпадение по времени и возможное происхождение из схожих вулканов привели к удивительно схожим геохимическим «отпечаткам» основных элементов. Основные элементы являются наиболее распространенными, но не всегда информативными относительно возраста и происхождения материала.
В этом контексте микроэлементы становятся особенно ценными. Они присутствуют в горных породах в очень малых количествах, но обеспечивают более выраженные химические характеристики.
Используя лазерную масс-спектрометрию, мы проанализировали микроэлементный состав как частиц пепла, так и сопутствующей пемзы, получив уникальные микроэлементные «отпечатки пальцев» для каждого слоя.
Наличие точных оценок возраста и четких геохимических профилей позволило нам проследить эти слои пепла на ключевых археологических стоянках.
Например, стоянка Надунга в Западной Туркане, богатая каменными орудиями, оказалась примерно на 30 000 лет старше, чем предполагалось ранее.
Эти методы можно применять и за пределами Кении. Мы проследили слои пепла аналогичного возраста от Кении до формации Консо в Эфиопии, подтвердив, что они образовались в результате трех отдельных извержений.
Туфы Нариокотоме служат примером эффективного сочетания высокоточного датирования с детальной геохимической идентификацией. Применение этих методов к другим пепловым слоям позволит углубить наши знания об эволюции.
Возникали ли новые технологии изготовления орудий труда постепенно или внезапно? Существовало ли несколько видов гомининов одновременно? Как меняющиеся условия окружающей среды влияли на раннюю эволюцию человека? Точные геологические хронологические рамки мест находок приближают нас к ответам на эти вопросы.
