树的年轮
树木年轮这种“时钟”,能够以惊人的准确度追溯一块木头(如都铎王朝古建筑中的一根横梁)的年龄,事实上,几乎可以精确到年。其计数原理如下:首先,正如大多数人所知,在假定最外圈代表“现在”的情况下,你可以通过数出树干中的圈,算出刚被砍倒的一棵树的年龄。那些圈表明了树在一年的不同季节不同的生长情况——夏天或冬天、旱季或雨季;在高纬度的地方,这种表现更是特别显著,这是因为高纬度地区四季特别分明。幸好,你不必为了测定树龄而真的去砍倒一棵树。通过向树心钻孔并取出木芯样品,我们就可以“管窥”它的年轮,而无需砍倒它。但是,仅仅通过数年轮并不会告诉你,房梁到底存活于哪一个世纪,或维京海盗的长船桅杆的生长年份。如果你真想为一块已死亡很久的老木头确定其精确的生长日期,你需要更精明一点——不仅要数年轮,还要观察那些宽窄不一的年轮的形状。
这些年轮的存在显示了富足生长或贫乏生长的季节循环,同样,一些年份也会好于另一些年份,因为每一年的天气都是不同的:干旱阻碍生长,丰年加速生长;有冷年,有热年,甚至有些年份会发生反常的厄尔尼诺现象或喀拉喀托火山浩劫。就树木来说,丰年生的年轮会宽于荒年生的年轮。在任何一个地区,由丰年和荒年造成了特殊的标志性序列——宽宽窄窄的年轮模式,足以像指纹一样,表征年轮生长的确切年份,可以把树木彼此区别开。
树木年代学家计算近代树木的年轮,每圈年轮的确切时间都可以通过这棵树已知的被砍伐的时间数回去,从这些度量中,他们建立了一个年轮模式的参照系列,你可以用这个参照系列比对你想知道的考古学家提供的木头样本的年轮,从而追溯木头样本的时间。所以,你可能会得到这样的报告:这根都铎王朝古建筑的梁木有一系列典型的年轮标记,可以匹配年轮参照系中的某一个系列,我们已知这个参照系列年份大约在公元1541~1547年间,因此,这幢房子应该是建于公元1547年之后。
好倒是好,但是,很少有都铎王朝时期的树木仍存活至今;遑论石器时代或更早时代的树木。有些树,如狐尾松(bristlecone pine)和一些巨型红杉,能活几千年;但大部分树在还没有活过百年的时候,就被砍掉用作木材了。那么,我们要怎么做,才能建立一个更古老的树木年轮参照系呢?我猜你已经知道答案了——就是重叠追溯法。一根牢固的绳子可能长约100码(1码=3英尺),然而其中的单缕纤维还达不到绳子全长的十分之几;为了在树木年代学中使用重叠原则,要使用年代已知的现代树的纹路形状作参照。你从现代树的老年轮中分辨出一个纹路,再从死去较久的树的晚近年轮中寻找出相同的纹路,然后你在这些死去较久的树中寻找纹路,再从甚至更老的树的晚近年轮中寻找相同的纹路,依此类推。理论上,对于上百万年前的石化森林,你可以采用“菊花链(daisychain)方式”追溯回去。而树木年代学更让人诧异的是,至少在理论上,你可以精确到最接近的年份,哪怕是对于1亿年前的石化森林。你可以直接地说出,这块侏罗纪化石树木的这圈年轮,恰恰和比它晚257年的另一棵侏罗纪树木的某一圈年轮,形状是一样的!只要有足够的石化森林,能以“菊花链方式”持续地从现在追溯回去,你就可以不仅说出这棵树存活在晚侏罗纪时期,你还可以说出它存活的确切时间是公元前151 432 657年!不幸的是,我们并没有这样一个完整无缺的链条,实际上,树木年代学只能把我们带回到11 500年前。无论如何,这仍是一个令人兴奋的想法——只要我们能发现足够多的石化森林,在数千万年的跨度中,我们确实可以追溯到最接近的年份。
树木的年轮并不是承诺可以完全达到“最接近的年份”这种精度的唯一的系统。“纹泥”(varves)是冰川湖沉淀下来的沉积物层,像年轮一样,它们也会年复一年地随季节而变化,因此,理论上,同样的原理也适用于纹泥,相应地也有同等的精确度。珊瑚礁和树木的年轮一样,也有年度生长轮,有趣的是,这些可以用于侦测古代地震的日期。顺便说一下,树木年轮也能告诉我们地震的日期。大多数可以为我们所用的溯年系统(包括在数千万年、数亿年和数十亿年范围使用的所有“放射性时钟”),其精确度的误差范围是大致和相关的时间尺度成比例的。
本书评论