Hvordan vi beregnede alderen på huler i menneskehedens vugge – og hvorfor det betyder noget

Som art, vi mennesker har altid været fascineret af, hvor vi kom fra. I første omgang, man troede, at mennesker ikke kunne stamme fra Afrika.

Denne misforståelse begyndte at skifte langsomt fra 1925, da den moderne disciplin palæoantropologi – studiet af vores oprindelse – blev født i Sydafrika. Det var da professor Raymond Dart fra University of the Witwatersrand, i Johannesburg, anerkendte betydningen af ​​et lille fossilt kranium bragt til ham fra Taung, i landets nordvestlige provins.

Dart indså, at kraniet tilhørte et væsen, der hverken var fuldstændig abe eller menneske:det repræsenterede en af ​​vores fjerne forfædre, som han kaldte Australopithecus africanus , betyder " sydlige abe af Afrika ".

I årene der fulgte fandt palæontolog Robert Broom flere fossiler af voksne individer fra Sterkfontein og andre huler i det område, vi nu kender som menneskehedens vugge, lige udenfor Johannesburg. Hans arbejde cementerede det faktum, at Afrika var menneskehedens fødested, selvom det tog år for mange europæiske videnskabsmænd at komme frem til dette.

Siden 1960'erne, dette vigtige områdes fossile optegnelser har stort set taget bagsædet til østafrikanske fund. Det er fordi vi ikke vidste hvor gamle hulerne i menneskehedens vugge er, og kunne derfor ikke give afgørende datoer for de mange fossiler, der er fundet i dem. De geologiske omgivelser i Cradle er meget anderledes end Østafrikas Rift System, hvor der er vulkanske askelag mellem de fossile lejer; askelagene kan dateres, give fossilerne aldre. Sydafrikas huler har ikke sådanne vulkanske lag.

Men der er andre typer sten i hulerne. Arbejder med disse, mine kolleger og jeg brugte en metode kaldet uranium-bly-datering til at fastslå alderen på hulerne i menneskehedens vugge. Dette betyder, at vi kan indsnævre hele den tidlige menneskelige optegnelse af vuggen til et par korte tidsvinduer for mellem en og tre millioner år siden.

En af de ting, der er særligt spændende ved denne forskning, er, at vi – for første gang – kan sammenligne sydafrikanske homininer med deres fætre i Østafrika.

Oplåsning af flowstones

Huler er fulde af specielle stentyper. Der er stalagmitter, der vokser op fra gulvene, og drypsten, der hænger ned fra lofterne. Mens drypvandet i hulen strømmer langs gulvet, klipper kendt som flowstones dannes – og som de gør, mineralet uran er låst inde i dem, krystal for krystal. Dette skaber en slags "ur", som fortæller os, hvor gamle flowstones er.

Vi samlede disse flowstones fra de forskellige grottesteder i Cradle, tog dem tilbage til laboratoriet, Derefter udtog og koncentrerede den lille mængde uran, der var til stede indeni, samt den endnu mindre mængde bly, som er blevet produceret fra uranhenfaldet. Disse uran- og blyisotoper giver os mulighed for at aflæse flowstones "ure" - teknisk kendt som uran-bly-datering.

Denne uran-bly-datering er ikke ny. Det er veletableret og har været brugt af geologer i årtier; det er sådan, vi ved, hvor gammel jorden er. Alligevel, det har ikke været en nem proces. Mine kolleger og jeg var nødt til at tilpasse den eksisterende uran-bly-dateringsmetode specifikt til de sydafrikanske flowstones. Udfordringen var, at i bjergarter på kun et par millioner år – unge efter geologiske standarder – har der ikke været meget tid til at akkumulere bly, datter-henfaldsproduktet af uran.

Det har taget os 13 år at nå dette punkt. Men det har været ventetiden værd.

I vores nylige Nature-papir, vi sammensatte det største datasæt nogensinde af aldre for Cradle-hulerne og var i stand til at analysere disse grundigt og lede efter mønstre. Specifikt, vi spurgte, om alle hulerne var åbne til overfladen, så fossiler kunne skylle ind i dem og indsamle fossiler på samme tid - eller om hver især fungerede som sit eget lille økosystem.

Cradle er et relativt lille sted (ca. 10 x 15 km), og vi ville forvente, at de samme begivenheder skulle registreres i alle hulerne på samme tid.

Og det er præcis, hvad vi fandt. Vi daterede 29 flowstones, fra otte huler, og fandt ud af, at flowstones alle daterer til de samme seks smalle tidsvinduer. For eksempel, 2 millioner år siden, alle de vigtige grottesteder på tværs af vuggen blev lukket – intet blev skyllet ind i dem – med flowstone dannet indeni dem.

Vi ved også, at flowstones kun kan dannes i perioder, hvor det regner mere. Så ved at datere flowstones, vi udvælger disse tider i fortiden. For første gang ved vi, at vores tidlige menneskelige forfædre levede gennem store ændringer i det lokale klima. Sedimenterne med fossilerne i dem inde i hulerne, er alle klemt mellem flowstones. Vi fortolker dette mønster, flowstone-sediment-flowstone, som et signal om disse skiftende klimaer, hvor sedimenterne repræsenterer tørrere tider.

Det betyder, at alle fossilerne fra vuggen, hominin og andre dyr, akkumuleret i tørre tider.

Dating den udatable

Flydestenslagene i hulerne svarer til askelagene i Rift Valley. Med uran-bly-alderen for disse flowstones, Sydafrikas fossiler kan træde ud af skyggerne af at være udaterede og udaterbare.

Dette vil give verden mulighed for at vende sin opmærksomhed tilbage til landets utroligt rige fossiloptegnelser med en større forståelse af, hvornår disse fossiler blev dannet, og hvad det fortæller os om menneskets evolution.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.