為了從動辄有數百萬年曆史的足迹或化石中提取資訊，科研人員一個個化身名偵探，用上了各種“破案”妙招……
這些裸足足迹的曆史超過一萬年!
讓足迹說話
考古人員在美國白沙國家公園内的岩石上發現了一些裸足足迹。在遠古時代，這裡是一片湖泊，而這些足迹留在了湖邊的淤泥上。湖水蒸發殆盡後，隻剩下一些礦物質，最終形成了足迹。“部分足迹被掩沒，雨水沖刷後又得以顯現，随後又消失不見。”英國伯恩茅斯大學環境與地球科學系教授馬修·貝内特（Matthiew Bennett）解釋道，“為了令其顯現，我們使用了景深雷達。”雷達信号能穿透地面深入地下，若探測到土壤特性發生變化，信号便可傳回地面。
在該裝置的幫助下，參與探索的科學家在一段1500米的往返路線中探測到了人類足迹，以及史前動物，确切說是一頭地懶和一頭哥倫比亞猛犸象的足迹。至于追溯足迹的年份，他們用的是推演法：在去程路線上，人類足迹覆寫了動物的；而返程時，動物的足迹覆寫了人類的。是以，所有這些足迹都是同一時間節點留下的。“鑒于這些物種消失在冰川末期到來前，我們推斷這些痕迹至少有一萬年的曆史。”馬修·貝内特補充道。
根據足迹深度、方向、大小，考古學家們确定，足迹屬于一名小個子女性。并且，由于兩隻腳印深淺不一，可以推斷出該女子身旁還帶着一個孩子。足迹便是如此記錄下了冰川末期的一個瞬間。
這塊琥珀中心的紅色物質實為一小塊顱骨。
向琥珀發問
美國古生物學家研究了一塊困于琥珀長達9900萬年的動物顱骨！這塊已經變成化石的樹脂被發現于緬甸胡康河谷。“我們不光獲得了琥珀中動物的頭骨，還有颚部肌肉以及部分舌頭。”美國薩姆休斯頓州立大學生物學家胡安·達薩（Juan Daza）介紹道。研究人員憑此辨識出，這是一種已消失了數百萬年的兩栖類動物阿爾班螈（Albanerpetontids）。
研究人員曾将這塊動物顱骨和其他岩石中的化石樣本進行比對，認為其屬于蝾螈一類的有尾目。但現在可以确認，琥珀中的動物實屬另一分支。也多虧了樹脂，它的舌骨和關聯肌肉得以完好儲存下來。不過，“該動物的特征是一條可伸縮的舌頭，與變色龍一樣”，達薩教授指出。是以，它是最早用伸縮舌頭捕食的動物，部分阿爾班螈甚至有1.65億年的曆史！
栖息于珊瑚礁上的大砗磲有助于分析氣候變遷！
看透紋理
中科院地球環境研究所晏宏團隊研究了世界上最大的貝類大砗磲（Tridacna gigas），它們主要分布于太平洋水域的珊瑚礁中。大砗磲一生中會長出許多小型生長紋層，分别對應其不同的生長階段。研究人員用一種特殊顯微鏡觀察貝殼内部後發現，每當出現極端天氣，如氣旋、寒潮、幹旱時，貝殼的紋理和化學組分都會受到影響。“有氣旋經過時，出于大風、巨浪、雨水過多、日照減少等原因，貝殼的生長速度會急劇減慢。”晏宏研究員解釋道。
是以，大砗磲能精準記錄下氣候的急劇變化：貝殼紋層可以稱作是實時天氣播報。“我們在中國南海海域的珊瑚礁上收集了數百個大砗磲。”晏宏介紹說。研究人員對這些标本采用了碳定年法，确認它們記錄了整整5000年的氣候變化！如今，晏宏團隊在實驗室繼續研究，力求從中分辨出過去發生的氣旋、幹旱以及寒潮天氣。“像分析氣候變暖那樣去分析過去的極端氣候，我們可以預測它們未來的頻率和強度！”晏宏總結道。
Thatchpoint藍洞底部藏有珍貴的氣候檔案。
探底海下“漏洞”
海底有時會出現一些洞穴，它們形成于海平面較低時，彼時洞穴所處之地并沒有水。“這些洞穴内有沉積物堆積，海浪無法沖散。”美國得克薩斯農工大學（TAMU）博士泰勒·溫克勒（Tylor Winkler）解釋道。泰勒和同僚們所關注的是巴哈馬群島的Thatchpoint藍洞，該藍洞170年來曆經大西洋上衆多飓風肆虐。
為了研究洞中的沉積物，研究團隊将管道深入該海底洞穴的深處，進而逐層研究提取物。“通過對沉積層所含植物進行碳定年法分析，可以确定每一層的年份。”泰勒·溫克勒解釋道。如果樹葉碎片較大且數量衆多，就表明有一定數量的飓風曾經過。大個砂礫堆積也是一個道理。相反地，若有細沙堆積則證明是平靜時期。
如此一來，團隊确定了700年來海上的飓風情況：1500年至1750年，該地區經曆多次飓風，頻率遠高于之後的兩個世紀。根據此項研究及有關其他海底洞穴的研究，研究人員将能夠“重新描繪該地區飓風活動詳圖，進而觀察氣候變化導緻的飓風活動變化”，泰勒·溫克勒總結道。簡言之，研究過去可以幫助我們更好地預測未來。
洞穴像天然制冰器，常年不斷有冰塊在此形成。
冰中取炭
在美國El Malpais國家紀念區，一些洞穴中的冰塊形成于數個世紀之前。幾位地球實體學家鑿穿冰塊，以分析被包裹其中的炭。“炭層厚達三十多厘米，面積達數平方米。”美國南佛羅裡達大學地球科學家波格丹·奧納克（Bogdan Onac）指出。
這些冰塊是如何形成的？“雨水和雪水從表面縫隙滲入洞穴，由于那裡的溫度常年低于零度，水便結成冰。加之洞穴入口傾斜，熱空氣無法進入，隻有密度較大的冷空氣才能入内。”通過碳定年法可以确定炭沉積的年份：該炭層源自公元150年至950年間火堆燃燒形成的灰燼。彼時，美洲土著普韋布洛人居住于此。
那這些人為什麼會到冰凍的洞穴中生火？“他們融化此處的冰以擷取穩定足量的飲用水，”波格丹·奧納克解釋道，“在El Malpais一帶，飲水隻能依賴融化的雪水，或者為數不多的泉眼。”由于洞穴是當時十分珍貴的水源，在三個特殊幹旱時期此處炭沉積量尤其多。“我們是研究該地區樹木年輪知道的這一點，”波格丹·奧納克補充道，“若年輪纖細，說明對應年份雨水不足。”是以冰塊中的炭顆粒能夠佐證幹旱期，同時也展示了人類應對氣候變化的智慧。
年輪有助于确定大氣中異常現象發生的年份。
細數年輪
美國科羅拉多大學地球科學家羅伯特·布拉肯裡奇（Robert Brakenridge）一直關注超新星。超新星是某些恒星在演化接近末期時經曆的一種劇烈爆炸。他猜測，離地球最近的超新星可能導緻地球上碳-14增多。為此，他尤其關注超新星領域的相關研究，并得知了部分樹木年輪中碳-14含量異常。
為此，布拉肯裡奇将相關年輪資料和所有已知的超新星資訊進行比對。在正常時期，大氣碳-14産量保持穩定。“然而，超新星釋放的高能輻射可以抵達地球，産生大量碳-14。”羅伯特·布拉肯裡奇解釋道。是以，他對樹幹碳-14含量急劇增多的幾個時期進行了研究，并發現公元前12740年至公元前5340年，樹木年輪中碳-14含量的四個峰值點分别對應四次超新星。
盡管如此，“關于這些超新星的年齡以及距離還有很大不确定性”，羅伯特·布拉肯裡奇謹慎地表示，“有可能是巨型太陽耀斑産生了此效應”。無論未來研究結果如何，樹木記錄下宇宙現象的事實本身就展現了植物學和天文學的完美結合。
智人的遠親能人誕生于奧杜威峽谷。
聆聽細菌證言
人類文明搖籃之一位于坦尚尼亞的奧杜威峽谷。這裡屬于半幹旱地區，150萬年前現代人類的遠親能人就生活于此。在該地區，考古學家從兩處已有170萬至180萬年曆史的地層中提取樣本，尋找生物質（植物、微生物等）的痕迹。通過對提取樣本進行化學分析，他們從中發現了一種嗜極細菌Thermocrinis ruber。它們肉眼不可見，卻能帶來關于奧杜威峽谷過去的重要資訊。“隻有在水溫高的特殊環境下才可以探測到該細菌，例如熱液源。”西班牙地質學家大衛·馬丁-佩雷亞（David Martín-Perea）指出。
如今，人們能在美國黃石國家公園的溫泉中找到它們的蹤迹。這就意味着，在能人的時代，奧杜威峽谷為溫泉地區。沒錯，即便是如此簡單的微生物也能揭示一處史前景觀的概貌！
撰文 Emmanuel Deslouis
編譯 吳蘇妹
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