何が起きたか

米国サウスダコタ州ホットスプリングズにあるマンモス・サイト（マンモスの骨が集まる発掘・保存場所）では、巨大な落とし穴に入ったマンモスの骨が調べられています。1974年に住宅工事で牙が見つかって以来、60頭を超える、主に若いオスのコロンビアマンモスが発掘されてきました。

これまで、骨の一部を使った放射性炭素年代測定では、骨を含む地層は約2万3000〜4万2000年前、広くは約2万6000年前と考えられていました。ところが、新しい研究は骨を包む砂を別の方法で測定しました。6試料の多くは約16万〜23万年前を示し、従来より10万年以上古い可能性が出ました。厳密には、マンモス一頭一頭の死亡日を直接測ったのではなく、骨が埋まる地層の年代を測った結果です。Phys.orgの報道とQuaternary Researchの研究論文が、この見直しを伝えています。

落とし穴の正体

この場所は、地下水が岩を少しずつ溶かし、地面が崩れてできたと考えられる、深さ4〜5メートルほどの穴です。温かい水が関わる環境で、壁は急で滑りやすかったため、入り込んだマンモスは出られなかったようです。死んだ個体の骨は、砂や泥の層とともに積み重なりました。

なぜ昔の数字と違ったのか

放射性炭素年代測定は、骨に残る炭素を使います。しかし、この場所の骨には通常よく使うコラーゲンが残っていません。そこで、骨の無機質部分であるアパタイトが使われました。

研究者は、地下水によって古い炭素が溶け、新しい炭素を含む形で再結晶した可能性を示します。これが放射性炭素の信号をリセットし、実際より若い年代を出したのかもしれません。

砂を時計にする

今回のルミネッセンス年代測定は、砂粒が最後に光を浴びた時点を手がかりにします。鉱物は地中で自然放射線を受け、信号をためます。光を当てると、その信号が読み出せるため、埋まってからの時間を見積もれます。

石英では信号が飽和し、正確な年代を出せませんでした。そこで研究者は長石を使った赤外線刺激ルミネッセンスを採用しました。上の層では約16万年前、下の層では約23万年前という結果が得られ、地層の順序にもおおむね合いました。二つの研究所の結果もよく一致しました。

なぜ重要か

新しい年代は、骨を含む地層が、これまで想定された時期より古い気候の中でできたことを示します。研究論文では、堆積は主に海洋酸素同位体ステージ6と、後半の7にあたると整理されました。これは、研究者が地球の気候変化を区切るために使う時代区分です。

北米の大平原北部では、放射性炭素年代測定が使える範囲より古く、年代のしっかりした大型動物の記録は多くありません。マンモス・サイトの年代が固まれば、当時の環境や大型哺乳類の進化を考える基準が変わる可能性があります。これまで標本の体つきを比べる研究にも使われてきたため、年代の見直しは、マンモスの形の変化を読む順番にも影響します。

まだ分からないことと次の一手

新しい結果も、数字が一つに決まったわけではありません。中央付近の試料は約13万1000年前となり、周囲より約4万年若く出ました。砂が埋まる前に十分光を浴びたか、地中の水分がどれほどあったか、ウラン系列の状態などが年代の誤差を生みます。

研究者は、ウラン・トリウム年代測定など別の方法で確かめたいとしています。また、落とし穴の下側のおよそ3分の1は、まだ掘り終えていません。保管場所の問題で発掘は待たれていますが、そこからさらにマンモスや別の絶滅動物が見つかるかもしれません。