Cách đây 100 năm, việc phát hiện ra một hộp sọ ở tỉnh Tây Bắc Nam Phi đã thay đổi hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của loài người. Hộp sọ vị thành niên này được Raymond Dart, một nhà giải phẫu học tại Đại học Witwatersrand, đặt tên là “Đứa Trẻ Taung”. Vào năm 1924, Dart không thể xác định chính xác tuổi của nó, nhưng ông tuyên bố rằng nó thuộc về một loài mới mà ông đặt tên là Australopithecus africanus. Đây là bằng chứng đầu tiên xác nhận khẳng định của nhà tự nhiên học người Anh Charles Darwin rằng vượn và người có chung một tổ tiên từ rất lâu và loài người có nguồn gốc từ Châu Phi.
Tranh cãi về niên đại
Tiếp nối “Đứa Trẻ Taung”, các khám phá mới về Australopithecus africanus đã được thực hiện, nhiều khám phá trong số đó tại Sterkfontein, cách Pretoria khoảng 70 km về phía tây nam. Sterkfontein nằm trong “Cái Nôi của Nhân loại”, một Di sản Thế giới được UNESCO công nhận.
Trong thế kỷ kể từ khi “Đứa Trẻ Taung” được tìm thấy và mô tả, một cuộc tranh luận lớn đã nổ ra về niên đại địa chất của các hóa thạch Australopithecus được tìm thấy ở Sterkfontein cũng như các hóa thạch từ Taung và địa điểm thứ ba, Makapansgat.
Phần lớn tranh cãi tập trung vào Sterkfontein. Một số nhà nghiên cứu cho rằng tuổi của các hóa thạch từ một khu vực cụ thể (được gọi là “Member 4”) là từ 3,4 triệu đến 3,7 triệu năm tuổi. Những người khác ước tính rằng những hóa thạch đó trẻ hơn nhiều, có niên đại từ 2 triệu đến 2,6 triệu năm trước. Sự khác biệt phát sinh từ các phương pháp xác định niên đại được sử dụng bởi các nhóm đối lập. Mỗi bên đã công bố các bài báo bác bỏ phương pháp của bên kia.
Phương pháp mới, kết quả mới
Giờ đây, tranh cãi có thể tiến gần hơn đến một giải pháp. Với đồng nghiệp Sue Dykes (người đã qua đời vào năm 2019), tôi đã sử dụng một phương pháp khác, áp dụng trực tiếp vào răng hóa thạch của người hominin (họ hàng xa của loài người), để ước tính tuổi của các hóa thạch Australopithecus Sterkfontein. Kết quả của chúng tôi cho Member 4 cho thấy các hóa thạch có niên đại từ khoảng 2 triệu đến 3,5 triệu năm. Điều này kéo dài một khoảng thời gian rộng hơn so với suy nghĩ trước đây, bao gồm cả độ tuổi ước tính của các nhóm đối lập.
Phương pháp của chúng tôi cũng cho phép chúng tôi xác định niên đại của “Đứa Trẻ Taung” là 2,58 triệu năm trước.
Chúng tôi tin rằng phương pháp của chúng tôi là chính xác. Nhưng chắc chắn sẽ có những nghiên cứu khác sử dụng các phương pháp khác. Chúng ta đang giải quyết một câu hỏi đã làm các nhà khoa học bối rối trong nhiều thập kỷ và nhiệm vụ xác định dứt khoát thời điểm các thành viên cổ xưa này trong cây gia đình của chúng ta tồn tại ở Nam Phi sẽ tiếp tục.
Các phương pháp xác định niên đại khác nhau
Một lý do khiến việc xác định niên đại chính xác của Australopithecus Sterkfontein gặp khó khăn là những khám phá ban đầu được thực hiện trong quá trình khai thác đá vôi bằng thuốc nổ. Điều đó có nghĩa là bối cảnh của các hóa thạch đã bị mất.
Tuy nhiên, tại Sterkfontein và những nơi khác ở Nam Phi, các hóa thạch đã được tìm thấy thuộc các loài động vật cũng được tìm thấy ở Đông Phi. Các mỏ núi lửa ở Đông Phi có dấu vết của kali (K) và argon (Ar) cho phép xác định niên đại bằng phương pháp phóng xạ K/Ar chính xác.
Thật không may, các núi lửa hoạt động đã không xảy ra ở Nam Phi trong khoảng thời gian được quan tâm, từ 2 triệu đến 5 triệu năm trước. Nhưng có thể so sánh giữa các hóa thạch của các loài từ hai khu vực, bao gồm bovid (linh dương như linh dương đầu bò, linh dương sừng thẳng và kudu), suids (như lợn rừng) và khỉ cũng như khỉ đầu chó gelada.
Vì các hóa thạch ở Đông Phi có thể được xác định niên đại tốt bằng phương pháp phóng xạ K/Ar chính xác, nên có thể ước tính tuổi của cùng một loài ở Nam Phi. Cách tiếp cận này được gọi là sinh học và là cách một nhóm các nhà nghiên cứu trong cuộc tranh luận đã đi đến kết luận của họ: rằng các hóa thạch Sterkfontein từ Thành viên 4 có niên đại từ 2 triệu đến 2,6 triệu năm tuổi. Về cơ bản, cùng độ tuổi đã thu được từ các nghiên cứu về uranium-chì và cổ từ.
Phương pháp của chúng tôi
Chúng tôi cũng đã sử dụng phương pháp tiếp cận sinh học để xác định niên đại. Nhưng thay vì sử dụng răng động vật, chúng tôi làm việc trực tiếp từ các phép đo răng của hóa thạch Australopithecus.
Chúng tôi đã kiểm tra tỷ lệ chiều dài và chiều rộng của răng hàm dưới đầu tiên của người hominin ở Đông Phi. Sau đó, sử dụng một phương trình mà chúng tôi đã phát triển, chúng tôi đã định lượng mối quan hệ giữa các tỷ lệ đó và tuổi địa chất đối với mẫu hóa thạch của chúng tôi ở Tanzania, Kenya và Ethiopia, bao gồm Australopithecus afarensis và các loài Homo sơ khai như H. habilis. Ngày tháng cho những điều này đã được thiết lập tốt.
Dưới giả định rằng tuổi của các hóa thạch Nam Phi đại diện cho cùng một chi có thể được ước tính từ cùng một mối quan hệ, chúng tôi đã áp dụng phương trình cho răng hàm dưới đầu tiên từ Sterkfontein, đáng chú ý là những chiếc răng được cho là của Australopithecus cũng như Homo sơ khai, mà tỷ lệ răng có thể được xác định. Theo cách này, chúng tôi đã có thể lấy được ngày cho từng răng hàm.
