今年3月，不少正在准备高考的中学生被一条新闻“吓”了一跳：经科学家测定，“北京人”（即北京猿人）的生存时间最早可以追溯到77万年前！而这与他们“必须牢记”的历史课本上写着的“大约40、50万年以前……北京市房山区周口店龙骨山已有人类活动”的“常识”有太大出入——至少提早了27万年。

　　这个“提早”的提法源自3月12日南京师范大学地理科学学院教授沈冠军、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副所长高星研究员与美国珀杜大学地球与大气科学教授达里·格兰杰（Darryl Granger）等中外科学家联合发表在英国《自然》杂志上的封面文章。由此，“北京人”又再度成为热点。

　　长期以来，“北京人”总有“谜”待解。1941年日军侵华期间，5个头盖骨化石在转移途中全部失踪！其中包括，当年25岁的古人类学家、地质古生物学家裴文中1929年12月2日在周口店发现的第一个完整的北京猿人头盖骨化石，国际学术界称之为“古人类全部历史中最有意义、最动人的发现”，当时古人类学家都在寻找从古猿向人进化的过渡物种，恰好“北京人”填补了这个环节。7年后，还是在周口店，28岁的地质学家贾兰坡和工人们11天之内又连续发现了3个头盖骨化石。上世纪60年代中期，又出土了两块北京猿人的头骨碎片，它们由于前5个头盖骨化石丢失而成了“硕果仅存”。

　　距京城约50公里的周口店一直被认为是世界上材料最丰富、最系统、最有价值的早期人类遗址之一。目前其核心部位（约20平方米的范围）正在进行为期4个月的保护性、抢救性清理发掘行动。领队是高星。“此次一定会有新发现，并且不排除有重大发现的可能。”

　　直到现在，全球“直立人”的典型形态仍然以周口店“北京人”为准则。在过去的几十年里，科学家们曾尝试用多种办法对“北京人”的生活年代进行测量。由于遗址的延续时间长，各种测年方法又都有特定的年代适用范围和样品要求，因而测得的数据与结果往往有所不同，但相互之间差别并不大，都没有否定“原来”的结论。

　　年代测定，对古人类研究起着至关重要的作用，有助于获取人类演化、行为、认识等方面的更丰富、更有价值的信息。而70、80万年前，正是中国古人类化石材料较少，“缺环”很多的一个时段，此次沈教授他们的新成果，有望在一定程度上填补这个“迷失的环节”。

　　“年代的准确性，对研究不同地区的古人类间的演化过程、时序和迁移路线等方面，可以起到决定性的作用。”高星研究员认为，新的研究结果对促进周口店遗址各层位代表的准确时代、生物演化过程、环境等进行整体深入的研究都有一定的意义。

　　几粒砂

　　沈冠军等科学家新论断的证据，其实得自小小的砂子——石英砂。这却是沈教授花了近20年的时间才最终选定的。

　　1985年，沈冠军从法国进修回国不久便开始了北京猿人的“年龄”研究。“曾经的结论是在80多年前周口店遗址发掘之初，古生物学家和地质学家根据同时发掘出的动物化石和地层结构，推测出的结果。”他认为，骨骼化石并不是理想的测年载体，因为年代信息记录在骨头里不是高保真体系，误差很大。这位北京大学技术物理系放射化学专业出身的科学家更愿意从“北京人”之“家”——岩洞中经过数万年来的沉积而形成的大量钟乳石钙板里寻找答案。

　　几年后，沈教授对钙板的第1至第2层进行测年，结果为42万年，比以往认定的提早了至少10万年。这个结果让他对“过去的说法”打下一个问号：周口店实验地点的沉积物分为17层，从第10层起，就有人类活动的遗迹。“如果第1－2层就有40万年左右，那么‘40、50万年’这样的数字显然是被低估了。”

　　2001年，沈冠军与美国同行合作，运用上世纪90年代出现的一种应用于古人类遗址年代测定上的“铀系法”。可测到钙板的第5层时便遭遇了极限。“因为‘铀’是一种衰变周期很短的元素，可以测定年代的上限也只有60万年。”沈教授解释说。

　　“还有一种方法，即通过测定火山灰中钾和氩的同位素，可以比较准确地测定更古老的年代，只可惜北京猿人遗址里一点儿火山灰也找不着。”沈教授很无奈，周口店等中国旧石器遗址在测年上“先天不足”——很难找到在非洲古人类遗址中广泛用于测年的、能更精确见证遗址时间的火山灰。

　　就在面临“鞭长莫及”而不得不止步的时刻，沈教授看到了2003年《科学》杂志上登载的日后合作者达里·格兰杰教授的研究成果——通过测定石英砂中铝26和铍10(26Al/10Be)的比例确定沉积物年代（最初设想来自1985年印度裔美国科学家），这一最早用于地貌研究、测定河流下切速度的方法，已被成功应用于南非一个古人类遗址的年代探究。而石英矿物在周口店等中国古人类遗址中也相对地易找。

　　“当宇宙射线打到地面时，会将石英（二氧化硅）中的硅原子和氧原子打破，生成铝和铍的同位素。”沈教授说，在正常的情况下，地表石英砂中铝26/铍10的比值为6.8；埋到地下，不再受到宇宙射线“轰击”，积累的这两种同位素都停止生成，并开始衰变。但两者衰变的速度不同，铝26比较快，铍10比较慢。由于它们的半衰期不同，其比值就会发生变化，大约每过150万年，比值减小一半，这意味着，刚埋的时候比例为6.8，150万年后是3.4。正是凭此微乎其微的改变，用一种叫作“加速器质谱仪”的大型仪器准确测定石英中这两种同位素的含量，就能计算出石英埋入地下的时间，从而测定年代。

　　拥有这种仪器的格兰杰教授答应了沈冠军提出的合作要求。“此次对周口店遗址测年所采用的技术与很多设备都来自美国同行。”沈教授透露，采集石英砂样品的方法得到了格兰杰教授电子邮件的指导。

　　从2004年起，沈教授带着团队在周口店遗址寻找石英砂。“刚挖出来的全是泥巴。”现场用水把这些泥彻底冲洗之后，他们把其中一些“胶结物”泡在盐酸里，晒干后，把筛选过的粗砂带回实验室。

　　按照实验步骤，这些粗砂需要被灌在一个装满氢氟酸的塑料瓶里，长时间滚动、加热。沈教授花400元人民币买了一台街头烤香肠的机器。经过几周的“翻滚”，大部分杂质被溶解。再通过重液分离，最终只留下0.2—0.9毫米的石英砂。

　　在成为样品之前，这些砂子还得接受磁性检测。一个磁旋仪要30万元左右，可整个课题申请到的经费也只有32万。于是，沈教授让学生到小商品市场花几块钱买了个喇叭，然后取出里面的吸铁石。“虽说这不能完全解决问题，但相当程度上也解决了问题，与30万的磁旋仪，效果差别不特别大。”用这个“土办法”，他们把磁性物质全部清除出局。

　　但是，第一批3个样本送到美国的结果却是：全部失败！“没有得到有意义的数据——我们要测的是铝26，可样本里的铝27太多了。”沈教授说，美国同行告诉他，加速器质谱仪的分辨率在短期内不可能提高，实验要进行下去，只能靠解决样本自身的问题。

　　沈教授想到了一个令格兰杰觉得“太不可思议”的办法：用手挑。他找了个抽屉，装进几根日光灯管，上面蒙一块毛玻璃，算是底光照明，并“雇”了几位学生，对样品进行人工遴选，再分别测含量。结果显示，那些半透明、没颜色的样本，其铝27含量比较低。

　　最终，周口店第7到10层的6件沉积物石英砂样本和4个石英岩石器样品被送到了美国的实验室，其中6个结果是有意义的。再经过“平均”后，科学家们确定“北京人”生活在距今77万年前，误差为正负8万年。

　　不过，尽管这种正负误差在以往各种地质测年方法中已属“相当精确”，但沈教授他们对这一误差很“不满足”。

　　被“推”进冰窟

　　“提早”20、30万年，在古人类学研究上并不是什么惊人的时间差，可这对“北京人”来说，却非同小可：他们生存的气候条件“一下子”变了——从温润乡“掉”进冰窟！因为，77万年前的地球正处于一个寒冷的冰期。

　　到目前为止，世界古人类遗址绝大多数分布在温暖的地带，如南非、东非、印尼的爪哇岛以及中国的南方地区，而周口店位于东亚大陆靠北的区域，北京猿人一直被看作古人类中的“耐寒者”，但“过去”所认为的他们所生活的距今40万—50万年前，毕竟还属于“间冰期”（两个冰期中的暖期），天气相对温暖湿润，河水流淌，飞禽走兽出没山间，森林茂密，“食物”丰盛……

　　在格兰杰教授眼里，“北京人”可能是生活在最为寒冷的环境下的人类祖先——当时周口店的年平均气温大约在冰点。这也让古人类学者需要重新考察与认识古人类的生命力和他们对环境的适应能力。

　　应该说，“置身”冰天雪地里，除了自身抗寒能力强和将兽皮裹在身上之外，生火取暖无疑是一个更有效的方法。在之前对周口店猿人遗址的发掘过程中，科学家找到了大量木炭、灰烬和烧烤过的土块、石块、骨头等物品，这些都说明“北京人”使用火。中国学者普遍认为，这是古人类有控制地主动用火。但从上世纪80年代以来，国外一些学者提出可能是自然野火，甚至可能是动物粪便“变质”留下的痕迹。如今，有专家认为，如果北京猿人真地生活在寒风暴雪之中，那很可能已经“主动”用火，并学会保存火种，同时很可能将人类用火的年份大大推前。“不要小视人类的社会行为。”高星研究员还认为，远祖从远古起就已能够群体互助。

　　如同一切“新发现”，此次北京猿人的“年龄问题”也不乏争议之声。其实，在古人类—旧石器考古学研究领域中，年代的测定一直是个关键性的、争议较大的难题，各种手段都存在着一定的局限性。而本次最大的争议则恰恰来源于其测定所用的石英砂。如中国科学院古脊椎动物和古人类研究所吴新智院士就指出，需要考虑“石英颗粒以什么方式运动到当前的层位、石英砂在这个过程中有没有可能接受宇宙射线的照射、石英颗粒进入洞穴之前是否已经被埋藏”等因素；中国原子能科学研究院郭士伦研究员也认为，需要考虑“颗粒所在的层位是否就是石英砂颗粒进入该层位的年代”。

　　“考古研究具有很大的复杂性和多样性，新研究成果应考虑和之前已有研究成果的相容性，仅靠单一测定方法得出的结果不是太可信，应在这个结果基础之上进一步进行研究，对不同方法得出的结果综合考虑和利用，在此基础上才能得出一个比较合理的结论。”吴新智院士认为。高星研究员也说：“新结果并不等于推翻了既有的结论，而是提供了一个新的参考数据。”

　　目前把自己年龄精准表达为“65.5岁”的沈冠军教授坚信，随着技术、设备等条件的进一步完善，应该有望在10年间将有关的精度提高到正负4万年。