公元79年8月24日,维苏威火山喷发,把山脚下的庞贝城整个埋了。这个日期写在史书里。
最近,美国伯克利地质年代学中心的一支团队,拿火山喷出的几块浮石去算,算出来的年份是公元87年,上下误差13年。
一块石头,在地下沉默了将近2000年,开口报出的年份和真实答案只差8年。
这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)上。不过团队这回想证明的,倒不全是石头有多准。他们反过来拿古人写下的那个日期当标准答案,给地质学里最常用的一座“时钟”重新对了一次表。
这座时钟叫氩-氩定年法,地质学家平时用它来判断一次火山喷发发生在多少年前。它的拿手活是几百万年、几亿年前的事。碰上离今天太近的事件,它就有点吃力。
论文第一作者、伯克利地质年代学中心研究员保罗·伦内(Paul Renne)说:“在地质年代学里,公元79年就跟昨天差不多。”
用这台钟去量“昨天”,本身就是一次冒险。团队想知道,它到底能量得多准。
要对表,先得确认标准答案靠得住。
8月24日这个日期,来自古罗马作家小普林尼(Pliny the Younger)。维苏威火山喷发时,他在远处亲眼看着灾难发生,后来把经过写了下来。
但并不是所有人都信他。有历史学者注意到,庞贝遗址出土过一枚硬币。按他们的推断,这枚硬币只可能铸造于那年9月,照这么说,火山喷发至少要推迟到秋天。
伯克利地质年代学中心的另一位研究者、论文合著者卡罗琳·哈斯勒(Caroline Hasler)把这枚硬币和同一时期的其他罗马硬币逐一比对,认为它很可能在9月之前就已经铸好了。再加上其他研究的佐证,团队决定相信小普林尼,把8月24日当作可靠的基准。
接下来才轮到石头。
很多矿物里含有钾元素,其中有一小部分是钾-40。钾-40是钾的一种同位素,也就是同一种元素里原子核稍有不同的一个版本。它不稳定,会以固定的速度慢慢衰变,变成另一种元素氩的同位素氩-40。
在火山底下炽热的岩浆房里,矿物晶体里生成的氩是气体,存不住,随时往外跑。等火山一喷发,矿物被抛到地面上冷却下来,晶体就像关上了门,新生成的氩-40从此被锁在里面,一点点攒起来。
所以,只要量出晶体里攒了多少氩-40,再按钾-40的衰变速度往回倒推,就能知道这块石头是哪一年从火山里飞出来的。
这也解释了这台钟为什么偏爱古老的岩石。时间越久,攒下的氩越多,越容易量准。一块才冷却了不到2000年的浮石,里面的氩少得可怜,稍有偏差,算出来的年份就会差出一大截。
团队从维苏威火山的喷发物里取了8份样品,一边测量,一边拿小普林尼给的日期当参照,反复调校计算方法。最后,这台校准过的钟给出的就是开头那个结果。上下13年的误差,算下来就是公元74年到100年之间,真实的公元79年正好落在这个范围里。
伦内的评价是:精确到10年上下,“相当不错了”。
这次对表还有一份额外的收获。既然喷发年份已知,石头里的氩也量出来了,团队就能反过来把钾-40衰变成氩-40的速度算得更精确。这个速度是整座时钟的齿轮,齿轮准了,用它量出的所有年份都会跟着受益。
地质学家这么在乎几年、十几年的误差,是因为很多大问题都要靠时间对得上来回答。
比如一次超级火山喷发和一场生物大灭绝,到底有没有关系?往往最直接的证据,就是两件事在时间上是否严丝合缝地对上。钟差一点,因果就可能张冠李戴。
对活火山来说也一样。一座火山过去多久喷一次、每次隔多长时间,摸清了这份履历,才能更好地预判它下一次什么时候发作,提前护住山脚下的人。
这台钟准了,还能帮地质学解决一桩旧麻烦。
地质年代学里公认最可靠的定年方法有两种,一种是氩-氩定年,另一种看的是铀衰变成铅,原理相似。两座石头钟量同一件事,给出的年份却总是对不太上。
伦内说:“差得不多,但我们能做得更好。”这次庞贝的数据,可以拿来帮这两座钟进一步对齐。再往后,它甚至可能帮到测定有机物年代的碳-14定年法。
伦内说:“你手上所有的钟,最好都报出同一个时间。”
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图一:左为小普林尼,出自安杰莉卡·考夫曼(Angelica Kauffmann)1785年的画作《公元79年,小普林尼与母亲在米塞努姆》;右为皮埃尔-雅克·沃拉尔(Pierre-Jacques Volaire)1796年笔下的维苏威火山,图源:左,Angelica Kauffmann,公有领域,via Wikimedia Commons;右,North Carolina Museum of Art,via UC Berkeley News图二:保罗·伦内与伯克利地质年代学中心的同事,图源:Paul Renne/Berkeley Geochronology Center and UC Berkeley
信源:Bassi, Margherita. "Scientists Dated the Catastrophic Pompeii Eruption Using Only Rocks. Here’s How Close They Got." Gizmodo, 29 Sept. 2026

