北京猿人有多老
3月12日，中国科学家沈冠军与他的美国合作者达里·格兰杰撰写的文章登上英国《自然》杂志封面，文章称“北京猿人生活在距今77万年前”。
很长时间以来，这个“前额突出，鼻子宽扁”的家伙都牢牢占据着中学历史课本的第一页，一代代学生牢记着“距今四五十万年”的概念，生怕在考试时把“他”跟“元谋人”搞混。如今，有人要把这个年代提前20多万年，难免激起人们的好奇心。
改变源于科学家找到了新的测年方法。“这好比称东西，你没法用普通的秤测出汽车的重量。”在一间简陋的实验室里，把自己年龄精准表达为“65.5岁”的沈冠军说。过去20年来，他一直在寻找一杆能称更大重量的“秤”，就为了能把北京猿人的“岁数”算得再精准些。
“小米加步枪”解决采样难题
沈冠军找到的“新秤”被称为“铝铍埋藏测年法”。1997年，美国普度大学教授达里·格兰杰提出，可以通过测定石英砂中铝26和铍10的比例，来确定沉积物的年代。
此次对周口店遗址采取铝铍埋藏测年法，实验的设备和技术都来自这位美国同行。对于这一点，沈冠军并不讳言，甚至，采集石英砂样品的方法也是格兰杰教授通过电子邮件指导的。
当然，采样不像捡雨花石那样简单。在南京师范大学地理科学学院的一间实验室里，沈冠军饶有兴致地演示了富有“中国特色”的采样过程。由于经费并不充裕，他的团队几乎是用“小米加步枪”的手段解决了采样中的种种难题。
参照一本《北京猿人遗址综合研究》，沈冠军从2004年开始，带着他的团队在周口店遗址寻找石英砂。“刚挖出来的全是泥巴，足足有10公斤。”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，这些颜色灰黑的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。
只是，在中国境内很难找到专业的加热仪器，于是沈冠军花了400元钱，买来一台街头烤香肠的滚动烤肠机，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毫米~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。“一台磁选仪大概要人民币20多万元，我们整个课题申请到的经费只有32万。”沈冠军苦笑着说。于是，他让学生花2元钱，从南京夫子庙的小商品市场买了个大喇叭，取出里面的磁铁，就用这个“土办法”把磁性物质全部清除出局。
2004年底，第一批3个样本被送到美国，结果全部失败，没有得到有意义的数据。“我们要测的是铝26，样本里的铝27太多了。”
美国同行告知沈冠军，“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。于是沈冠军想到，“用手来挑。”他把这个想法告诉格兰杰，对方觉得不可思议。
“作为实验室里的老手，有时候就得像邓亚萍一样，会打些‘非常规球’。”沈冠军笑着说。
通过观察，他发现石英砂中有的有颜色，有的是包裹体，有的中间有“芯”。沈冠军请来几个学生，把石英砂按照表观性状分类，分别测铝27的含量。结果显示，那些半透明、没颜色的样本，铝27含量较低。
于是，沈冠军找了个抽屉，装进4根日光灯管，上面蒙一块毛玻璃，算是底光照明。他雇了几个本科生，对样品进行人工遴选，“报酬是每小时5块钱，后来涨到7块钱”。
最终呈现在记者眼前的那包石英砂，像被辗碎的玉石一样，光洁、透明。类似这样的6件石英砂样本和4件早年出土于第8~9层的石英质石制品被送到了美国实验室，获得了6个有意义的数据，经过加权平均后，确定“北京猿人”生活在距今77万年前，误差为正负8万年。
追寻20年的疑问
自1929年发现北京猿人头盖骨化石之后，周口店就成了世界上最有价值的早期人类遗址之一。然而对于北京猿人所处的年代，却一直众说纷纭。
最初的发现者对沉积物和头盖骨形状进行分析，当时的估计是“四五十万年左右”。第一次科学的全面测定是在上世纪70年代末，当时科学家用了不平衡铀系法、裂变径迹法、古地磁法等多种测年法。1991年，北京大学考古系年代实验室又通过用二种铀系法测定了骨化石样品。
尽管这些测定的结果有正负十几万年的差别，但都没有否定“‘北京人’生活在距今四五十万年前”的结论。
也正是从1990年代初开始，自法国留学归国的沈冠军开始了对周口店的年代研究。在这位学放射化学专业出身的科学家看来，骨骼化石并不是理想中测年的载体，因为年代信息记录在骨头里不是高保真体系，误差很大。因此他更愿意从山洞中纯净致密的钟乳石钙板中寻找答案。
1991年，沈冠军对周口店第一地点的第1－2层钙板进行阿尔法能谱铀系法测年，结果为42万年，比过去认定的提早了至少10万年。
这个实验结果让沈冠军对“北京猿人距今四五十万年”的说法产生了怀疑，“第一地点的沉积物分为17层，从第10层起，就有人类活动的遗迹。”他觉得，如果第1－2层就有40万年左右，那么“四五十万年”的数字显然是被低估了。
到上世纪90年代，一种名为“热电离质谱铀系测年法”的新方法被应用在古人类遗址的年代测定上。2001年，沈冠军与美国同行合作，用此方法测得周口店第1－2层为“距今40万年”，误差仅为1万年；同时，测得第5层钙板的年代至少为60万年。而60万年已经是质谱铀系法可以测定的极限。
“秤砣已经挪到头了。”沈冠军解释说：“到60万年的时候，质谱铀系法得出的数据，其误差已大到接近不合理的地步，没法继续往前推进。”
正当沈冠军的探索不得不止步之际，2003年，《科学》杂志刊登了美国普度大学教授达里·格兰杰的研究成果，格兰杰与古人类学家合作，利用“铝铍埋藏测年法”测定了南非一个古人类遗址的年代。
对于这一方法的原理，沈冠军解释说，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。在地表时，这两种同位素的比值一般固定在6．8左右，当石英被埋入地下，不再受到宇宙射线“轰击”后，这两种同位素都停止生成，并开始衰变。由于衰变速度不同，两者的比例开始变化，这种变化的表观半衰期是150万年。换句话说，埋的时候比值是6．8，150万年后是3．4。
随着“加速器质谱仪”的出现，科学家们可以通过准确测定这两种同位素的含量，由此计算出石英埋入地下的时间。
“全世界只有很少几台能精确测定铝26的加速器质谱仪，来自世界各地的专家都会把样品寄到格兰杰那儿，排着长队等待测试。”沈冠军说，或许是考虑到周口店遗址的重要价值，2004年，格兰杰答应了沈冠军提出的合作要求。
北京猿人是耐寒一族？
生存年代往前推进了20多万年，这对北京猿人来说，有着非同一般的意义。
《自然》杂志为此在封面配了一句英文的双关语：“Peking m an w as cool （北京猿人真酷）”，“cool”在这里还有寒冷的意味。美国学者拉塞尔·乔洪撰文指出，“77万年”将北京猿人生活的环境，移向了一个更寒冷的时代，将促使学术界重新认识北京猿人在寒冷气候下的生存能力。
论文的第二作者，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星，在接受新华社记者采访时曾表示，原先所说的“四五十万年前”，地球正处于相对温暖的间冰期（两个冰期之间），而77万年前则是一个比较寒冷的冰期。这表明，人们对北京猿人适应环境的能力需要重新认识，比如用火问题。
对火的使用本是北京猿人遗址中的一个重大发现，那里有厚达数米的灰烬层。但是上世纪80年代以来，国外一些学者对北京猿人主动用火的观点提出挑战，认为用火遗迹可能是自然野火等原因造成的，甚至可能是动物粪便“变质”留下的痕迹。在高星看来，此次测年结果对应的气候条件，将使更多学者重新考虑人为用火的可能，毕竟77万年前的气候条件，对北京猿人的耐寒能力，提出了更大的挑战。
实际上，在周口店北京人遗址博物馆里，就陈列着一些烧过的动物骨头化石。沈冠军的团队在采样时，也发现了一些“烧骨碎片”，沈冠军认为，这些也对“主动用火”一说提供了支持。
不过，也有科学家对“77万年”的结论有不同的看法。
中科院院士、中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴新智在接受本报记者采访时指出，从《自然》杂志发表的论文看，铝铍埋藏测年法的运用有个前提，即假定石英样品在进洞以前没有被掩埋过。吴新智注意到，此次实验的10个样品中，有4个被剔除的样品，其测定的结果，有278万年，有166万年。“显然因为曾被掩埋过，这里面有年代效应的积累，那些多出来的年代是在进洞前从“娘胎”里带来的。”吴新智说：“但问题是，你又怎么保证你所选用的6个样品，在进洞之前没有被掩埋过呢？”
他同时指出，这个“新年龄”与古生物学化石的硬证据也存在着矛盾。比如第11层中存在着大量鬣狗粪化石，鬣狗今天生存在非洲，这种生活在热带、亚热带的动物能在77万年前的冰期生存吗？
吴新智本人倾向于认同“20多万年到50多万年”这个区间，因为这个观点是经过多种测年法相互印证的。
对于这些疑问，沈冠军表示，有关数据处理的问题，在《自然》杂志刊登的论文中已经做了讨论，比如“278万年那个样本，本身就采错了地方”。
对于这些争议，中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘武认为，铝铍埋藏测年法或许存在一定的误差，但至少是一种新的尝试。年代学专家、北京大学城市与环境学院教授周立平也认为，“新的结果为科学界提供了新认识”。
如今，沈冠军与他的合作者们已经“撒下一张大网”，准备用这一新方法，继续测量河北泥河湾等中国其他早期人类遗址的年代。
就在不久前，有关沈冠军退休的通知原本已经到了学院里，适逢他的论文在《自然》杂志发表，便又撤了回去。来自校方的最新消息说，如果他本人愿意，现年65.5岁的沈教授“大可以干到70岁”。