没有文字记录的三星堆文物，我们如何知晓它们的年代？
中国地质大学（武汉）石油地质专业博士
近年来，三星堆出土的文物一直是大众关注的热点。这些巧妙而神秘感十足的文物到底是什么时候制造出来的，又是谁创造了这样灿烂辉煌和别具一格的文化呢？
在考古学家眼里，“时间”是最有魅力的词语，一方面它展现了文物的古老性，时光流逝，文物依旧，器物和时间达到了完美和谐的共振。另一方面，时间也代表着科学与理性思维的光芒，考古学家综合多种方法来判断一件器物、一个遗址及一种文化的年代，从而揭露文物背后的历史与文化。
来源丨国家文物局官网
恰如长期以来对三星堆文化的年代争议，这次在科学探测法的帮助下，也基本得到了确认。在这一轮的三星堆考古中，考古学家对近200个样品进行碳十四测年（Carbon-14 dating），最终得出测年数据集中在公元前1131年至公元前1012年。可见，对于文物年龄的认定并不是空穴来风的主观臆测或者毫无根据的猜想，而是基于科学手段的合理研判。在石器时代和青铜时代的文物年龄的测定上，碳十四（碳14、C-14）测年方法正在显示出其强大的能力。
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碳元素（C）是自然界中含量较高的元素，主要有三种同位素（质子数都为6，但中子数不同），即稳定同位素C-12、C-13和放射性同位素C-14。其中，C-12最常见，C-14含量较少。那么，C-14是怎么来的呢？在宇宙射线的作用下，空气中氮原子原子核中的质子数量发生改变，原来的7个质子变成了6个，形成一种分子量是14的碳同位素——C-14。
碳同位素C-14的形成示意图
来源｜百家号
C-14无法单独存在很久，与空气中的氧反应最终形成二氧化碳。植物光合作用会吸收二氧化碳，动物和人类则因为食用植物而间接吸入C-14。在生物活着的时候，会一直通过呼吸作用保证自己和自然界的碳交换，因此体内的C-12和C-14浓度与环境中的保持平衡。
碳14发生β-衰变，变成更稳定的氮14
来源｜腾讯网
由于具有放射性，C-14会发生β衰变，变为N-14。因此，一旦生物死亡，生物遗骸中的C-14含量就逐渐减少，而碳C-12的含量保持不变。如果想要知道这一生物的死亡时间，只需测定其C-14与C-12的含量比例，并依照C-14的放射性衰变公式进行计算。C-14衰减到原来质量一半的时间，称为“半衰期”，经测定为5730年（我国采用的标准）。
生物体和自然界的碳交换及碳14的衰减示意图
来源｜webexhibits.org
通过C-14来测定时间的方法也经历了从粗略到相对精确的阶段。该方法出现伊始，测量的是衰变过程中所释放的β线，其弊端在需要的材料多且精度不够。直到70年代AMS法（加速器质量分析法）的出现扭转了这一尴尬局面，用加速器确认C-14的原子数量不仅耗费更少的测试材料，同时在年代测定上的精准度也大大提高了。
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虽然碳14测定法在考古学上应用颇广，但是，单纯依靠碳14测年方法是不够的。因为如今的我们无法获知文物当年所处环境的大气中的碳14水平，只能在理想前提下假定数千年来大气中的碳14水平一直保持不变。
但实际上，大气中的碳14浓度是有所波动的，因此利用现代碳14放射性标准测定的遗存年代就会存在不小的偏差。要解决这一问题，需借助树木年轮法进行年龄矫正。
树木年轮
来源｜unsplash
在我们无法直接得到当年大气中的碳14水平时，树木年轮却通过其生物特征记录了当年大气中的碳14放射性比度的相对变化情況。因为气温、降水的差异，树木在生长过程中年轮会有疏密变化。
乌普萨拉大学展出的古埃及鳄鱼木乃伊
来源丨惠俊博
选取同一气候区，当我们把不同时期、同一树种的树木年轮信息综合起来，由近及远进行排列，就制成了年轮变化表，其精度可以达到一两年的误差。以碳14年代为纵坐标，树轮年代为横坐标，就得到了树轮年代校正曲线。将碳14测年得到的数据放在校正曲线中进行比较，就可以得到校正后更加准确的年代，即日历年代。碳14测年方法和树轮年代校正曲线相互补充辅正，就可以揭开文物的时间密码。
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知道碳-14测年法的原理后，我们也能很快了解到它的局限性：这种方法能测定的样品只能是曾从大气中获取碳-14的有机物质，如木炭、木材、骨骼、纸张、皮革等。但是文物的类别远不止这几类，同时碳-14测年法也只能准确测出五六万年以内的古物。
来源丨新华网
因此，在考古学中，还有不少其他的时间测定法：如地磁断代法，即利用考古遗存中的砖瓦、陶器等遗物的热剩磁性进行断代；热释光断代法，利用陶器和火烧土绝缘晶体的热释光现象断代；还有主要针对旧石器时代遗址的检测死亡动物骨骼与地下水交换吸附得到铀的铀系断代法等。
乌普萨拉大学展出的古埃及文物
来源丨惠俊博
文物是凝固的历史，发掘出土后，先后经历信息整理、文物修复、背景研究等等步骤，我们才有可能在博物馆一睹它的真容。走进博物馆，一件件精美绝伦的文物令人眼花缭乱，不知道你是否有注意附在一旁的小铭牌，上面一般会记录文物的出土地址，介绍文物名称及年代等信息。曾经的我们或许会忽略这些介绍，但今天知道了文物年龄的测定之难后，之后可别忘了细细品读哦。
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