Новая «космическая» методика датирует останки Литлфута временем около 3,67 миллиона лет назад.

Австралопитек Литлфут оказался самым древним гоминидом среди когда-либо найденных: новая методика дала для его костей дату в 3,67 миллиона лет назад. Новая дата делает его древним родственником знаменитого австралопитека Люси, кости которой имеют возраст около 3,2 миллиона лет. Считается, что австралопитеки были предками людей. Они жили между двумя и четырьмя миллионами лет назад.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Череп Литлфута. Фото: Purdue University.

Профессор Дэррил Грейнджер с образцом горной породы из пещеры Стеркфонтейн. На заднем плане – ускоритель в лаборатории Университета Пердью. Фото: Purdue University.

Кости Литлфута (Little Foot; другие названия: «Синдерелла», Грот Сильберберг, Stw 573) были найдены в пещере Стеркфонтейн, в Южной Африке. Останки нашли ещё в 1974 году, но исследователи посчитали, что это кости мартышки. В 1994 году их обнаружили в ящиках с костями млекопитающих и определили как останки австралопитека, в 1998 году открыли новые части скелета.

Рональд Кларк (Ronald Clarke), профессор из Витватерсрандского университета (ЮАР), который открыл скелет Литлфута, считает, что его останки относятся к виду Australopithecus prometheus, отличному от современного ему Australopithecus afarensis, и имеющему некоторые сходства с родом Paranthropus.

«[Останки Литлфута] показывают, что более поздние гоминиды, например, Australopithecus africanus и Paranthropus не обязательно все произошли от Australopithecus afarensis. У нас есть только небольшое количество памятников, и мы имеем склонность строить свои эволюционные схемы на нескольких останках, происходящих с этих памятников. Новая дата – напоминание о том, что вполне возможно существование многих видов австралопитеков, распространённых на значительно более широкой территории в Африке», – сказал Рональд Кларк.

До последнего времени среди учёных не было единого мнения о возрасте костей Литлфута. Предыдущие оценки колебались в промежутке между двумя и четырьмя миллионами лет. Палеозоологи, знакомые с памятником, считали, что возраст слоя, из которого происходят останки австралопитека, – около трёх миллионов лет.

Новая дата была получена благодаря передовой методике радиоизотопного датирования, разработанной Дэррилом Грейнджером (Darryl Granger), профессором из Университета Пердью (США). Методика, названная изохронным датированием погребённых отложений (isochron burial dating), использует радиоизотопы внутри нескольких образцов горной породы, окружающей останки, чтобы определить время, когда горная порода и останки были погребены под землёй. Датирование погребённых отложений основывается на измерении радиоактивных изотопов алюминия-26 и бериллия-10, которые содержатся в кварце внутри горной породы. Эти изотопы появляются только тогда, когда горная порода подвергается воздействию космических лучей. Когда камень находится на поверхности, лучи создают в нём эти изотопы. Когда камни и горные породы перекрыты другими отложениями или землёй, изотопы распадаются с известной скоростью. Соотношение сохранившихся алюминия-26 и бериллия-10 позволяет установить, как долго камень находился в погребённом состоянии.

Cоотношения изотопов образцов горных пород наносят на график. Если данные для разных  образцов выстраиваются, с учетом погрешности, вдоль общей кривой, которая называется изохрон, то их можно .использовать для точного датирования.

«Если у нас был бы только один образец и горная порода была погребена, потом снова обнажена, а затем вторично погребена, дата была бы ошибочной, поскольку количество радиоизотопов возросло бы при повторном обнажении, – пояснил Дэррил Грейнджер. – С помощью этого метода мы можем сказать, произошло ли так, или образец не был потревожен с того момента, как был погребён вместе с останками. Получение нескольких образцов и работа с ними – это дорогая и трудоёмкая процедура, но я думаю, что это будущее датирования погребённых отложений, поскольку [c помощью описанной процедуры] можно получить достоверные результаты».

Из одиннадцати образцов, отобранных на памятнике на протяжении десятилетия, девять «легли» в линию изохрона. Это очень хороший результат, отметил исследователь.

Исследование, о котором идёт речь, – это вторая попытка Дэррила Грейнджера определить возраст останков с помощью методики изохронного датирования погребённых отложений. В 2003 году он оценил возраст костей Литлфута в четыре миллиона лет плюс-минус несколько тысяч лет. Однако тогда эти датировки восприняли скептически, поскольку работа не показывала, как новый возраст останков соотносится с датами других находок из пещеры. Первоначальная дата была слишком большой и плохо обоснованной, признаёт Дэррил Грейнджер. Однако, новый возраст Литлфута, укладывается в промежуток времени, предложенный в 2003 году. Погрешность новой даты – плюс-минус 160 тысяч лет.

Тогда, в 2003-м, исследователь впервые применил к останкам методику радиоизотопного датирования по алюминию-26 и бериллию-10. Он разработал эту методику в 1997 году и сначала использовал её для изучения изменений гор, рек и других геологических образований. Поскольку изотопы алюминия-26 и бериллия-10 имеют очень большой период полураспада, эти частицы позволяют определить время объектов, образовавшихся миллионы лет назад. Между тем более известный радиоуглеродный метод позволяет датировать только предметы возрастом до 50 тысяч лет.

Лишь небольшое количество изотопов сохраняется в кварце после миллионов лет, и они могут быть зафиксированы только с помощью сверхчувствительных анализов ускорительной масс-спектрометрии. Лаборатория Университета Пердью – одна из двух лабораторий в США, которые способны датировать находки новым методом, отметил её руководитель профессор Марк Кэффи (Marc Caffee).

Чтобы измерить радиоизотопы кварца, его извлекли из породы, измельчили и растворили в специальной жидкости, которую можно исследовать с помощью ускорителя и детектора. Главная сложность таких измерений – наличие других радиоизотопов. Ранее, при анализе образцов на другом детекторе, алюминий-26 было сложно определить из-за присутствия магния-26. «Мы уже махнули рукой и почти отказались от проекта, так как думали, что потерпели неудачу. Потом был создан новый детектор, и мы решили дать ему [проекту] последний шанс», – рассказал Дэррил Грейнджер.

Последнюю попытку предприняли с помощью ускорителя и газонаполненного магнитного детектора в лаборатории Пердью. «Мы добились успеха в исследовании, но были удивлены, что даты столь древние», – сказал Дэррил Грейнджер. По его словам, измерения были проверены несколько раз.

Газонаполненный магнитный детектор первоначально предназначался для анализа частиц солнечного ветра, которые собирал космический аппарат Genesis (NASA). Однако из-за неудачного приземления капсула с образцами разбилась. Часть образцов извлекли из обломков, но исследования на высокочувствительном детекторе пришлось отложить. Однако строительство детектора продолжили – оно завершилось летом 2014 года. После этого Марк Кэффи стал использовать детектор для других исследований.

С помощью новой методики были также датированы каменные орудия, найденные в пещере Стеркфонтейн в более позднем слое. Их возраст – около 2,18 миллиона лет – делает орудия одними из самых древних в Южной Африке. Ранее орудия атрибутировали как олдувайские. Новая дата артефактов показывает, что гоминиды, способные делать орудия, появились в Южной Африке намного раньше, чем считалось до последнего времени. «Теперь ясно, что небольшое количество олдувайских памятников на юге Африки объясняется только ограниченностью исследований, а не отсутствием этих гоминидов», – сказала Кэтлин Куман (Kathleen Kuman), профессор Витватерсрандского университета (ЮАР).

Работа была сделана командой исследователей из Университета Пердью (США), Витватерсрандского университета (ЮАР), Университета Нью-Брансуик (Канада) и Университета Тулузы. Результаты опубликованы в журнале Nature.

По материалам Purdue University