Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

1
1

文字

分享

0
1
1

曾是智人祖先的鄰居?納萊迪人新發現

寒波_96
・2017/06/06 ・4827字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

近來我們對人類演化史的認知突飛猛進,同時也多了更多謎團。在 2015 年發表論文正式被昭告天下的納萊迪人,是其中一個未解之謎 [1][2]。今年又有一批新的論文問世,現在,我們知道了他們生存的年代,也在另一處發現其他的納萊迪人。

納萊迪人復原圖。圖/國家地理雜誌〈Did This Mysterious Ape-Human Once Live Alongside Our Ancestors? 〉

納萊迪人,兼具古老與衍生特徵的南非古人種

納萊迪人的化石自南非出土,是洞穴探險家在 2013 年,探勘一個叫作「升星(Rising Star)」的岩洞系統深處時無意發現的。經過 2 年研究後,納萊迪人的研究報告一經發表,便震撼世界。

升星岩洞系統的結構(左),新發現納萊迪人化石的勒塞迪地洞(右上)和上次找到化石的迪納萊迪地洞(右下)所在位置。圖/ 金山大學新聞稿〈 Homo naledi‘s surprisingly young age opens up more questions on where we come from 〉

發現納萊迪人的地點,位於曾出土大量古代人類化石的遺址:「人類的搖籃(Cradle of Humankind)」附近,然而納萊迪人化石意外重見天日以前,沒人料想得到,在那麼深、那麼黑暗的通道內部,竟然躺著至少屬於 15 位個體,超過 1550 件遺骸!

一群死人骨頭躺在不見天日的地底深處,已經夠獵奇,更神秘的是,保存納萊迪人的迪納萊迪地洞(Dinaledi Chamber)內部,不但見不到任何工具、缺乏用火的痕跡,也幾乎沒有其他動物化石,更缺乏外力涉入的跡象。假如地洞構造沒有經過大幅變動,剩下最可行的解釋就是,遺骸是當年被其他人運送進去的。可是,為什麼?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地洞內部什麼都沒有,就納萊迪人的化石最多。詳加研究後,古人類學家認為地洞內所有化石,應該皆屬於同一物種,因此這是所有非洲遺址中,除了智人以外,一次出土單一人種最多個體的記錄;放眼非洲之外,也只有距今 43 萬年的西班牙胡瑟裂谷遺址,超過這個人數。

有了 15 個人,幾乎湊齊了每個部位(只缺了一小部分鼻子),古人類學家可以相當詳盡地,研究這種滅絕生物的型態特徵,如此良機可謂前所未有!一番討論後,研究團隊決定將這種動物歸類為 Homo(人屬),命名為新種 Homo naledi

根據 2015 年論文,整理納萊迪人各部位的形態,兼具人屬與南猿屬的特徵。圖/ 國家地理雜誌〈This Face Changes the Human Story. But How? 〉

儘管分類為 Homo,納萊迪人有些型態特徵卻更類似南猿(Australopithecus),特別是屬於身體核心的部位,像是肩膀和骨盆;而身體外圍,如四肢的構造,還有整體身高,則與人類相似。納萊迪人全身上下,最令人吃驚的大概是腦容量,是只介於 465 到 560 cc 間的南猿等級。所有已知 Homo 中腦袋一樣小的,只有佛洛勒斯人(Homo floresiensis),可是佛洛勒斯人是住在離非洲很遠,東南亞外海的佛洛勒斯島上;納萊迪人卻是住在南非,人類演化的大本營。

出乎意料的接近現代

兼具各家人種型態的納萊迪人,與其他人種之間的關係,難倒了各方大德。一大問題在於不知道他生存的年代;由型態判斷,配備許多古早人種型態的納萊迪人,生存於超過 100 萬年以前,應該是較為合理的推論。只是,迪納萊迪地洞的狀態相當難以定年;之前只能確定納萊迪人的年代,超過碳同位素定年法的 5 萬年極限。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
目前已知各種 hominin 的年代。圖/ 國家地理雜誌〈Did This Mysterious Ape-Human Once Live Alongside Our Ancestors? 〉

近期發表的一篇論文,報告了研究團隊 4 年來努力的成果 [3]。由於納萊迪人躺在地洞裡面,因此他們躺著的地層,必定要比人進洞的年代更早形成;採取 US-ESR 定年(combined U-series and electron spin resonance dating)這個方法,估計的結果是 23.6 萬年前,可見納萊迪人生存的年代,距今至少有 23.6 萬年。

定年時只採用單一方法或許會有偏差。研究團隊還從 3 顆牙齒上取得樣本,使用鈾釷定年法(uranium-thorium dating)估計年代;此一方法之前曾用在胡瑟裂谷遺址,順利得知那批型態上接近尼安德塔人,卻又不完全像是尼安德塔人的化石,生活在 43 萬年前。而這回納萊迪人的鈾釷定年法結果是,距今 33.5 萬年。

綜合不同定年方法的估計值,論文作出結論,納萊迪人進入迪納萊迪地洞的年代介於 23.6 到 33.5 萬年以前,遠比多數古人類學家的猜測,更加晚近許多。

更多更多的納萊迪人

得知納萊迪人的年代以外,同時發表的另一篇論文,則報告了更多的化石 [4]。同屬升星岩洞系統,另一個更難抵達的「勒塞迪地洞(Lesedi Chamber)」中,又找到 133 個樣本,至少屬於年紀 2 大 1 小的 3 位個體。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
升星岩洞系統的黑底地圖,比較有氣氛。圖/國家地理雜誌〈Did This Mysterious Ape-Human Once Live Alongside Our Ancestors? 〉

通往勒塞迪地洞的路線,跟迪納萊迪地洞不同;一樣的是,第二處遺址一樣難以抵達,內部只有死人骨頭,沒有工具,沒有生火跡象,也沒有其他動物化石。這表示我們第一次認識納萊迪人時,其遺址的奇特狀態並非特例。

新一批化石樣本,補足了之前納萊迪人型態上未知的最後一部份。其中一位個體腦容量達 610 c.c.,終於超越了星巴克特大杯(Venti),是已知 18 位納萊迪人中最多的,使得目前已知的納萊迪人腦容量,約介於星巴克大杯(Grande)到特大杯,也就是 465 到 610 c.c. 之間。

source:gezelle rivera

如今納萊迪人已經累積到將近 1700 件死人骨頭,分屬 18 個人,全身上下每一部位都至少有一件樣本,有大人、也有小人。在已知的滅絕人種中,這般完整性僅次於尼安德塔人,排名第二。

知之為知之,不知為不知,是知也

這麼多化石,能告訴我們什麼訊息?且慢,也許非洲其他地方早已出土過納萊迪人,只是化石不夠完整,沒被注意到?一起發表的第三篇,探討納萊迪人意義的長篇評論論文,特地檢查了這個可能性,確認在已知的非洲 hominin 化石中,真的沒有納萊迪人 [5]。因此可以判斷,納萊迪人是在南非一種獨一無二的存在。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
非洲各地,曾出土距今 10 到 100 多萬年前 hominin 化石的遺址。圖/ ref 5

先整理已知的訊息。納萊迪人生活在南非,距今 23.6 到 33.5 萬年前;外形兼具 300 多萬年前南猿的古早特徵,也有後來 Homo 的衍生型態,腦容量介於 465 到 610 cc;找到化石的地點,分別位於 2 個地下深處的地洞,旁邊沒有任何工具、用火跡象,也幾乎沒有其他動物化石,他們就這樣一直躺在那裡,與世隔絕至今。

化石的完整性,是值得重視的問題。絕大部分出土的古人類個體,都相當殘缺,只保留幾塊骨頭,如納萊迪人這般完整的相當稀少。可以設想,假如是在別的地方找到納萊迪人,而且是只發現某一部位,我們會作出什麼判斷?

假如只發現南猿般的骨盆,納萊迪人多半會被歸類為某種南猿;只知道 Homo 般的四肢,納萊迪人也許就成了直立人(Homo erectus)。在大部份時候,古人類學研究的材料都十分有限,納萊迪人給我們的啟示是,只憑極為有限的材料,千萬別驟下過於武斷的結論!

智人祖先的鄰居

年代,是認識古人類的關鍵,然而許多化石的年代其實沒那麼肯定。過往在判斷化石的年代時,常受到其型態影響,比方說,當學者見到與南猿類似的特徵時,很容易先入為主的推論,這件化石的年代有幾百萬年。然而納萊迪人化石配備古老型態,年代卻出乎意料接近現代,告訴我們若是只用型態估計年代,又受到先入為主的定見影響,相當容易誤判,作出錯誤推論。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
「孩子,我爺爺告訴過我,在他小時候,曾經有很多長得很像我們的吱吱(?),搶他們的果果超有成就感,是一種轉大人的儀式,可惜最近他們都不見惹。」……以上情節,純屬虛構,如有雷同,純屬巧合。圖/ Margaret A. McIntyre – “The cave boy of the age of stone”[1], Public Domain, wikimedia commons

假如定年結果正確,納萊迪人生活在距今頂多 34 萬年,可能只有 20 多萬年前的南非。那是在人類演化史上,一段相當有意思的時空,因為我們所屬的智人,正是在 20 到 30 多萬年前的東非、南非一帶,孕育而成的物種(不過衍生為智人以前的那個物種,是叫海德堡人(Homo heidelbergensis)、羅德西亞人(Homo rhodesiensis)、還沒進擊的智人,並沒有共識,論文本身倒是沒有特別描述。

納萊迪人與智人的祖先,似乎曾共存於同一個時空,不過目前除了地底深處,還沒有在任何地方見過他們的蹤影,也無從知道他們和智人祖先間有沒有互動,甚至是情慾流動過。同樣的,南非在那段時間製造的石器,甚至是表現象徵行為的記錄,如今也無法排除不是納萊迪人的手筆;畢竟他們腦袋雖小,卻很可能有能力把同類拖進深深黑黑的洞洞裡,不可小覷。

天啊!東南亞海上的小島就算了,在智人於非洲大陸演化的核心階段,竟然一旁還有個以前我們完全不知道,會把人拖進地洞的小腦袋人種?

地位未定的家族新成員

儘管已經知道年代,也有了更多化石,納萊迪人跟其他 hominin 間的關係卻仍無法釐清,因為它兼具古早與衍生的型態特徵,好像置於人類演化樹上的大部份位置都不違和。有關納萊迪人在家族中的位置,論文提出 3 種假說。
納萊迪人與親戚分家年代的3個假說。圖/ref 5

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

一個可能是,等到智人與直立人分家以後,納萊迪人才與智人祖先分家(上圖 3);不過若要符合此一假說,納萊迪人大把南猿般的特徵,就要是先演化的像人,後來又再度變回類似南猿。(本文作者看法:機率似乎不大?)

另一可能是,等到直立人與其他 Homo 分家以後,納萊迪人再由某個直立人族群演化而成(上圖 2)。最後一個可能是,納萊迪人是在 200 萬年前左右,也就是巧人(Homo habilis)、魯道夫人(Homo rudolfensis、直立人分家的時候,與親戚們分家(上圖 1)。若要符合這 2 個假說,納萊迪人像人的衍生型特徵,就會是與 Homo 親戚們,各自獨立演化的結果。

根據目前證據,3 個假說都有勝算。不過不管哪一個才正確,納萊迪人都保留著某些存在 200 多萬年之久的古早型態,一直生存到至少 30 多萬年前,跟佛洛勒斯人類似;而 2 種以前未知的非典型 Homo 成員,也翻轉了我們對人類演化史的認識。

納萊迪人跟其他 Homo 親戚的關係為何?他們有多聰明?他們跟智人祖先打過交道嗎?他們為什麼跑進洞裡?他們怎麼跑進洞裡?他們怎麼生活,又是怎麼死的……?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

以上問題的答案,目前我們全都不知道,只能等待更多研究問世。此時此刻,各位有智慧的大猿們,不妨先盡情享受新知識吧。

參考資料:

  1. Berger, LR et al. (2015). Homo naledi, a new species of the genus Homo from the Dinaledi Chamber, South Africa. eLife
  2. Dirks, PHGM et al. (2015) Geological and taphonomic evidence for deliberate body disposal by the primitive hominin species Homo naledi from the Dinaledi Chamber, South Africa. eLife
  3. Dirks, P. H., Roberts, E. M., Hilbert-Wolf, H., Kramers, J. D., Hawks, J., Dosseto, A., … & Hellstrom, J. (2017). The age of Homo naledi and associated sediments in the Rising Star Cave, South Africa. eLife, 6, e24231.
  4. Hawks, J., Elliott, M., Schmid, P., Churchill, S. E., de Ruiter, D. J., Roberts, E. M., … & Feuerriegel, E. M. (2017). New fossil remains of Homo naledi from the Lesedi Chamber, South Africa. eLife, 6, e24232.
  5. Berger, L. R., Hawks, J., Dirks, P. H., Elliott, M., & Roberts, E. M. (2017). Homo naledi and Pleistocene hominin evolution in subequatorial Africa. eLife, 6, e24234.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
寒波_96
193 篇文章 ・ 1089 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

0

1
1

文字

分享

0
1
1
伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

11
0

文字

分享

0
11
0
石器與傍人一同出土,誰是人之初的石器匠?
寒波_96
・2023/04/12 ・3785字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

古人類學研究中,如果挖掘現場同時出土石器和化石,多半會判斷石器的製造者,就是化石所屬的古人類。公元 2023 年發表的一項研究,卻讓智人們都很猶豫,因為與石器一起出土的死人骨頭竟然不是「人」,而是 Homo 的近親:傍人。究竟誰才是人之初的石器匠?

傍人拿著木棒,想像圖。圖/參考資料5

最早的奧都萬石器

空間上,遺址地點位於肯亞西部的 Nyayanga,非洲東部有多個大湖,這兒也是維多利亞湖的東北角,古時候算是適宜人居的優質地段。

時間上,年代不是那麼清楚。論文寫法是距今 259.5 到 303.2 萬年前之間,意思不是說延續 40 萬年那麼久,而是這段期間的某個時間點,或是某幾段時間,無法精確區分。如果簡單說一個大概年份,可以採取 290 萬年。

年代的判斷方式不只一種。原理為放射性元素的鈾釷/氦定年法((U-Th)/He dating)得到將近 300 萬年的數字,地磁反轉則判斷早於 258 萬年。地球的地磁曾經不定期反轉過好幾次,假如確認地層早於 258 萬年前的反轉,便能推測樣本比 258 萬年更早。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
Nyayanga 遺址的地點,附近就是維多利亞湖。圖/參考資料1

遺址總共出土 330 件人造物,195 件在地表撿到,135 件在遺址內挖到。石器數量不少,材質是當地不難取得的石英和流紋岩(rhyolite)。從形貌看來,確實是人為製作的工具,已經可以視為成熟的奧都萬(Oldowan)風格。

奧都萬石器最早於 1930 年代在坦尚尼亞出土,研究領導者正是上古神獸:路易斯.李奇(Louis Leakey)。2019 年的論文報告,衣索比亞的 Bokol Dora 1 出土的石器,比 258 萬年前的地磁反轉更早一些;這回肯亞的遺址年代似乎更早,也就是最早的奧都萬石器。

東非草原,多用途的工具

過往知道超過 200 萬年的奧都萬產品,大部分位於衣索比亞的阿法地區(就是命名「阿法南猿 Australopithecus afarensis」的那個地名阿法),距離這回的遺址超過 1300 公里。看來初期奧都萬使用者,分佈範圍不小。

Nyayanga 遺址出土的石器,屬於奧都萬風格。看似簡陋,意義卻可謂當年最先進的台積電晶片。圖/參考資料4

討論這些古人類學的議題時,我們習慣統稱作「東非」,不過東非概念類似東亞,相關地區的面積實際上很大,有時候距離可能超級遠。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

儘管相距甚遠,遺址當年似乎都是 C4 植物為主的草地,夾雜一些樹木,也就是如今常見的東非草原地形。這應該就是奧都萬使用者喜歡的環境。

石器是工具,做什麼用呢?根據磨痕等資訊判斷,有些石器曾接觸過堅硬的植物部位,如樹幹,也有些處理過軟的植物部位;另外還切割、砍砸過動物的骨頭與肉肉。

遺址出土的動物骨頭不少,能確定遭到石器迫害過的有河馬和牛科動物(包括各款式的牛、羊),石器使用者藉此取得肉肉和骨髓,可謂充分發揮石器的作用。動物未必是擊殺,也可能是撿屍取得。

據此判斷奧都萬最初的使用者,會用石器處理各種材料,不限於植物或動物。他們不只是熟練的石器匠,也是手巧的用戶。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
遠觀肯亞 Nyayanga 遺址。古人類活動時,這兒的環境應該更潮濕,足以讓河馬滾動。圖/參考資料4

石器與化石的演化史

製造與使用石器的人是誰?出土石器的遺址,不少沒有死人骨頭。Nyayanga 遺址倒是有化石,可是卻不是 Homo,而是 2 個「傍人」的牙齒。

這些名詞的關係有點複雜,先來解釋人的部分。傍人(Paranthropus)是何許人也?人類演化史上,300 到 400 萬年前是南猿(Australopithecus)的時代,傍人、Homo 應該都是南猿的衍生型號。

直立人、智人、尼安德塔人所屬的 Homo,和傍人、南猿是近親,都算是古人類;至於「人」是否包含傍人與南猿,看狀況。

再結合石器與年代的資訊,已知最早有 Homo 特徵的化石(無疑的「人」)為 280 萬年,最早的石器不是奧都萬,而是作工更簡陋的拉米關(Lomekwian),存在 330 萬年前的肯亞。所以最早的石器匠不是 Homo,想來也不意外。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

按照之前的資訊推敲,最早的拉米關石器早於 Homo,接著 Homo 距今 280 萬年誕生,260 萬年左右研發出奧都萬石器,看似井然有序。

可是 Nyayanga 遺址的年代十分曖昧,剛好卡在 Homo 最初誕生的階段。至今缺乏直接證據,證明那時已經有 Homo 存在,有的話卻也不意外,符合奧都萬最早製造者的時程。

然而,最早的奧都萬石器,卻與傍人化石一起出土,莫非最早的奧都萬是傍人手筆嗎?

傍人的牙齒。圖/參考資料4

傍人或 Homo,誰是製造工具的石器匠?

傍人的外貌更加粗壯,或許也有更猛的咬合力。以前推測傍人的適應主要在肉體和生理,Homo 則是製作工具的行為。此前缺乏明確證據,支持傍人也使用石器,所以這回即使傍人和石器一同出土,依然不敢認定傍人就是使用者。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

倘若某些南猿,已經摸索出最初的石器奧義,那麼身為南猿後裔的傍人也會操弄石頭,似乎沒那麼意外。

可是其他遺址也見到過,傍人和南猿與 Homo 住在附近;所以也可能是遺址當年同時住著沒有石器的傍人,以及使用石器的 Homo,後來卻只有傍人留下化石。總之,目前難以判斷誰是石器匠。

還有個黑暗的可能性:與石器一同出土的傍人,搞不好是被石器處理的對象?

古人類們的年代(橫軸)、飲食狀態(縱軸)。這回肯亞 Nyayanga 的化石是已知最早的傍人,和最早的 Homo 大略處於同一時期。圖/參考資料1

最早的傍人

我們對傍人的認識不多,這項研究儘管無法判斷傍人是否會使用石器,依然獲得重要的新知。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

傍人一度被歸類於南猿旗下,比較粗壯的南猿,後來才另立新屬 Paranthropus;para 意思是旁邊(beside 或 near),anthropus 是人。目前可分為 3 個物種,這項研究沒有斷言是哪個物種。

以前知道最早的傍人化石距今 260 萬年,出土於衣索比亞的 Omo Kibish,被歸類為衣索比亞傍人(Paranthropus aethiopicus)。

這項研究沒有特別討論,有趣的是,如果年代估計無誤,曾經於肯亞 Nyayanga 出沒的傍人極可能早於 260 萬年,那麼這就不只是最早的奧都萬石器,也是最早的傍人。距離最近的傍人化石 230 公里,也拓展了傍人的分佈範圍。

劃重點:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 最早的傍人及奧都萬石器,在肯亞出土,年代超過 260 萬年,可能有 300 萬年。
  • 東非草原環境中,石器剛出現,用途就很廣。
  • 那時可能已經有 Homo 存在,但是石器與傍人一同出土,不確定誰是石器匠。

延伸閱讀

參考資料

  1. Plummer, T. W., Oliver, J. S., Finestone, E. M., Ditchfield, P. W., Bishop, L. C., Blumenthal, S. A., … & Potts, R. (2023). Expanded geographic distribution and dietary strategies of the earliest Oldowan hominins and Paranthropus. Science, 379(6632), 561-566.
  2. Stone Age discovery fuels mystery of who made early tools
  3. 2.9-million-year-old butchery site reopens case of who made first stone tools
  4. We found 2.9-million-year-old stone tools used to butcher ancient hippos – but likely not by our ancestors
  5. Did more than one ancient human relative use early stone tools?
  6. Ancient stone tools suggest early humans dined on hippo
  7. The “Robust” Australopiths
  8. de la Torre, I. (2019). Searching for the emergence of stone tool making in eastern Africa. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(24), 11567-11569.
  9. Harmand, S., Lewis, J. E., Feibel, C. S., Lepre, C. J., Prat, S., Lenoble, A., … & Roche, H. (2015). 3.3-million-year-old stone tools from Lomekwi 3, West Turkana, Kenya. Nature, 521(7552), 310-315.
  10. Villmoare, B., Kimbel, W. H., Seyoum, C., Campisano, C. J., DiMaggio, E. N., Rowan, J., … & Reed, K. E. (2015). Early Homo at 2.8 Ma from Ledi-Geraru, Afar, Ethiopia. Science, 347(6228), 1352-1355.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

0

2
0

文字

分享

0
2
0
缺乏火燒痕跡,也能判斷遠古人類已知用火?
寒波_96
・2023/01/11 ・3336字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

人類最早在什麼時候用火?這個問題非常難以回答。經過很久很久以後,火燒的痕跡不見得還會留下,分辨天然起火或人為生火也不容易。2022 年發表的兩篇論文採用不同分析辦法,判斷約 80 萬年前的以色列人已知用火。

🔥沒有痕跡,也能得知曾經炙熱

常理想來,物品被火燒過的痕跡應該很明顯。但是考古學、古人類學研究的對象距今幾千年起跳,甚至超過一百萬年,那麼久以前的火燒如今還能被分辨嗎?最近問世的兩項研究,順利突破此一難題。

一項研究採用的方法是「拉曼光譜」(Raman spectroscopy)。最最最基礎的原理是,材料被火高溫加熱過後,內部分子層級的排列會發生改變,即使外觀完全沒有變化,也有機會透過拉曼光譜分辨。

拉曼光譜考察的材料來自以色列的 Evron 採石場遺址,這兒出土一批石器與動物骨頭,估計年代為距今 80 到 100 萬年前。光看外觀,毫無被火燒過的跡象,但是分析後得知,有些燧石製作的石器曾經被加熱到超過 400 度,遺址中其他石頭卻沒有。動物骨頭方面,有一件象牙被加熱過。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

遺址內沒有或有被火燒過的樣本,顏色、大小、形狀都沒有任何差異。按照以前的分析方法,我們會誤以為該群古早人不曾與火打過交道,這兒拉曼光譜的價值顯而易見。

光看石頭外觀,當年是否被火燒過,完全沒有差異。圖/參考資料 1

這篇論文的作者認為,以色列距今 80 到 100 萬年前的古早人已經懂得用火,他們有能力控制火源,長期小規模燃燒。更重要的是,這項研究證實,即使遺址乍看缺乏用火的痕跡,也可能只是舊的分析辦法看不出來,實際上用火未必那麼罕見。

🔥已知用火,不過做什麼用?

然而,當時的人類真的已經有意識控火,也就是已知用火嗎?光看這項研究的證據,其實有些疑慮。用火有目的,遺址環境是開放的空地,生火可能有煮食、取暖、威嚇掠食者等意圖,最容易判斷的應該是煮食。

被人類放在火上燒的動物性食物,骨頭應該也被加熱過,可是這項研究分析的動物骨頭卻只有一件象牙被火燒過,而象牙並非食物。除非是被加熱的動物骨頭沒有保留至今,否則實在難以想像,已知用火的古人類不會順便烹飪。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

也許有讀者好奇,石頭不能吃,石器為什麼會被火燒呢?火是能改變物質狀態的能量,數萬年前的人類,有一種用火加熱修飾石器的技術;但是這種製作石器的手法相當先進,超過 80 萬年的古早人應該還沒這麼機智。更有可能是用過丟掉的石器(和象牙),在火堆旁順便被燒到,而非有意為之。

光是 Evron 採石場遺址的紀錄,天然起火也有機會產生一樣的結果。那個年代的古早人真的已知用火嗎?所幸幾個月後發表的另一篇論文打消我的疑慮,因為這項研究找到煮食的證據!

Evron 採石場遺址。圖/參考資料 3

🔥水深火熱的鯉魚

另一篇論文的分析方法是「X光繞射」(X-ray powder diffraction,簡稱 XRD),一如拉曼光譜,它能探索加熱過後物體內部的晶格變化,估計曾經升溫到幾度。

考察材料來自以色列的 Gesher Benot Ya’aqov(簡稱 GBY)遺址,這兒古時候是 Hula 湖的湖畔,有不少古代生態的記錄,出土阿舍利石器等人造物,也證實古人類曾在此生活。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

GBY 遺址距今 78 萬年的地層中,出土許多魚的骨頭,超過 4.3 萬件,約有 4 萬件可以歸類,大部分屬於鯉科(carp,學名 Cyprinidae)、塘虱(catfish,學名 Clariidae)、慈鯛科(Tilapiini,學名 Cichlidae),都是淡水魚。

死魚骨頭不見得是人為造成,也可能是自然死亡沉積所致。另一處 Kinneret 古湖遺址也出土很多魚骨,兩處的化石組成卻截然不同。Kinneret 超過 99% 是魚骨,GBY 遺址則有超過 95% 是咽頭齒(pharyngeal teeth)

GBY 遺址出土的魚類遺骸,不只部位和天然遺存不一樣,也大量出現 2 種鯉魚:Luciobarbus longiceps 以及 Carasobarbus canis,都是口味適合人類食用的款式。由此推論,至少一些魚牙化石來自人類吃剩的大餐。

研究者先用現代魚牙測試,紀錄不同溫度燒過後,珐瑯質的晶格改變。接著再分析化石牙齒,對照估計化石當年經歷過多高的溫度。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

結果判斷有些魚牙曾經被火燒過,多數未滿 500 度;這差不多就是露天生火的正常溫度,也足以將魚煮熟。由此推論,78 萬年前的以色列人或許已經配備火塘,會捕魚再煮熟來吃。

火烤就是美味?距今 78 萬年前的 Hula 湖畔,想像圖。圖/參考資料 5

🔥認識人類用火歷史的新方向

和稍早問世的論文一同考慮,僅管 78 萬年前的火烤魚稍遲一些,卻強烈佐證早於 80 萬年前的以色列人已知用火,因為用火煮魚顯然是有意識的控火行為,假設同一地區更早幾萬年的人群也具備類似技能,十分合理。最早生火煮食的年代,想來不只 78 萬年。

如今智人獨存,過往「人類」則有許多成員,距今 78 到 100 萬年前,已知用火的以色列古早人是什麼人呢?這題缺乏直接證據。可能是直立人,也可能是很初期的海德堡人(或波多人)。直立人起源於 200 萬年前的非洲,後來分佈廣泛又十分多變,海德堡人算是直立人的衍生型號;如果真是直立人已知用火,那麼可謂是機智的直立人。

何時已知用火依然是不容易回答的問題,根據現有資訊,距今 40 萬年前過後用火變得普及,距離遙遠的許多遺址,相對短期內出現用火的紀錄,有學者懷疑涉及文化與知識的傳播。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

然而,新研究告訴我們,生火不見得會留下痕跡,也許早於 40 萬年前已有不少地方的人懂得用火,可是缺乏紀錄。還有可能 40 萬年內使用火源的人類,比已知還要更多。不論如何,2022 年發表的兩篇論文,預示了新的探討方向。

延伸閱讀

參考資料

  1. Stepka, Z., Azuri, I., Horwitz, L. K., Chazan, M., & Natalio, F. (2022). Hidden signatures of early fire at Evron Quarry (1.0 to 0.8 Mya). Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(25), e2123439119.
  2. Evidence of fire use at ancient campsite in Israel
  3. Artificial intelligence may have unearthed one of the world’s oldest campfires
  4. Zohar, I., Alperson-Afil, N., Goren-Inbar, N., Prévost, M., Tütken, T., Sisma-Ventura, G., … & Najorka, J. (2022). Evidence for the cooking of fish 780,000 years ago at Gesher Benot Ya’aqov, Israel. Nature Ecology & Evolution, 1-13.
  5. Oldest evidence of the controlled use of fire to cook food
  6. MacDonald, K., Scherjon, F., van Veen, E., Vaesen, K., & Roebroeks, W. (2021). Middle Pleistocene fire use: The first signal of widespread cultural diffusion in human evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(31), e2101108118.
  7. Widespread cultural diffusion of knowledge started 400 thousand years ago

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
寒波_96
193 篇文章 ・ 1089 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。