Rachel Williamson – COSMOS – 03/06/2021

في عام 2018، حاول متقاعد هولندي تغيير سنه بشكل قانوني. كان إقرار إميل راتلباند (Emile Ratelband) بعمر كرونولوجي يبلغ 69 يفسد معدل الإعجاب بـصفحته على تطبيق المواعدة (Tinder)، إضافة لذلك، ادعى أطباؤه أن عمره البيولوجي «الحقيقي» كان يبلغ 45 عامًا. لذلك قرر راتلباند أن عمرًا رسميًا أكثر دقة يجب أن يختزل عقدين على الأقل من عمره الحالي. ومع ذلك، لم تتأثر المحكمة الهولندية بحجة المتقاعد المتغطرس بضرورة اعتراف القانون بالعمر البيولوجي أكثر من الزمني. ورفضت السماح لفرص مواعدة أحد الرجال أن تغير التعريف القانوني للعمر.

ولكن بالرغم من ضحك وسائل الإعلام على جرأة راتلباند، ما كان يحتاجه هذا المتقاعد المفعم بالحيوية هو إظهار ساعة هورفاث للمحكمة، وهي مذكرات جزيئية لتغيرات الحمض النووي التي نشرها عالم الوراثة الأمريكي الدكتور ستيف هورفاث (Steve Horvath) في عام 2013، والتي تقيس العمر البيولوجي أو اللاجيني. لكونها أحد أسس البحث الحالي عن الشيخوخة والتنبؤ بالأمراض، تتتبع ساعة هورفاث أنماط العلامات الكيميائية على الحمض النووي التي تصنعها جزيئات الميثيل بمرور الوقت. وترتبط هذه بالعمر الزمني للشخص؛ يمكن أن تؤدي عادات الحياة الخاطئة، كالتدخين، إلى تسريعها، بينما يمكن أن تؤدي التمارين والنظام الغذائي إلى إبطائها. يحتاج الساعون للبقاء شبابًا إلى توخي الحذر بشأن أي جزء من الجسم يعتمدون عليه في العمر البيولوجي المفضل لديهم، ومع ذلك تتقدم أنسجة الصدر بالعمر بشكل أسرع من الخلايا الأخرى، ولكن وُجد أن القلب يصل إلى 10 سنوات «أصغر» من الدم و12 عامًا أصغر من العمر الزمني للإنسان.

الدوائر الحلقية

يعتمد علم التأريخ الزمني على أبحاث قيّمة تسعى إلى معرفة عمر كل شيء من الأرض نفسها، إلى أسماك القرش والقشريات، إلى حضارة السكان الأصليين في أستراليا. ويستخدم طرقًا تتراوح من أحدث التقنيات إلى العد البسيط والدقيق. يعد العد الحلقي علامة عمرية شائعة وطويلة الأمد للعديد من أنواع النباتات والحيوانات. في أسماك القرش، يمكنك عد حلقات الفقرات. وفي الديناصورات، يمكن عد حلقات نمو العظام. وعند الحيتان، يُبيّن لون طبقات شمع الأذن السنين المختلفة. في حين أن هذه تدابير مقبولة بشكل عام، إلا أن أحد القيود يكمن في عدم معرفة عمر مجموعة بيانات مهمة عن الحيوانات التي يمكن من خلالها التحقق من صحة هذه الأساليب. على سبيل المثال، أُخذت المئات من سدادات أذن الحيتان التي دُرست من حيوانات ميتة لم يُعرف عمرها الفعلي قط. قام باحثون مثل عالم الأحياء في جامعة بايلور ستيفن ج. ترامبل (Stephen J. Trumble) بتعويض النقص في سدادات الأذن من الحيتان المعروف عمرها باستخدام مشاهدات متكررة للأفراد، وهي بيانات الهرمونات لمعرفة عدد المرات التي حملت فيها البقرة، وحتى إصدارات من ساعة هورفاث كنوع من المصادقة على عمر شمع الأذن. يقول ترامبل: «على الرغم من عدم مثاليته، إلا أن تقدير العمر باستخدام سدادة الأذن، خاصة عندما تتوافر لدينا بيانات إضافية، كالمشاهدات المتكررة، والمبايض، إلخ، يجعله واحدًا من أفضل المؤشرات حتى الآن».

في بعض الأحيان، يكون العلم نفسه موضع تساؤل. في عام 2012، اعتقد الباحثون أنهم تمكنوا من حل لغز كيفية معرفة عمر السرطانات والروبيان والكركند الصخري، وهي مشكلة يواجهها مديرو مصايد الأسماك المكلفون بإدارة مخزون القشريات الشعبية بشكل مستدام. أشارت دراسة الكركند الصخري إلى أن الحلقات المتكلسة الصغيرة الموجودة على المجسات البصرية والأسنان الثانوية في بطونها كانت علامات على الانسلاخ السنوي، لكن الأبحاث منذ ذلك الحين ألقت بظلال من الشك على هذه النتيجة. لعل علم تأريخ الشجر هو أشهر طريقة تأريخ، وهو عد حلقات النمو السنوية في جذوع الأشجار. تكشف الأنواع مثل أشجار الكاوري (Agathis Robusta) في نيوزيلندا وأشجار صنوبر بريستليكون، التي يعد أقدم أنواعها (Pinus Longaeva)، في أمريكا الشمالية عن حلقات تتوافق مع كل عام تعود لآلاف السنين. إلا أن التأريخ الشجري لا ينطبق على كل أنواع الأشجار في جميع أنحاء العالم، فالعامل الحاسم هو التباين الموسمي الثابت؛ لذا فإن الأنواع التي تنمو في مناخ استوائي رطب على مدار العام، على سبيل المثال، لن تكون «سهلة القراءة». إن أقدم تسلسل معروف، من الحلقات المتتالية المتطابقة إلى أجيال متعددة من الأشجار، هو تسلسل أشجار البلوط في أوروبا، والتي تعود إلى 12.460 عامًا. ولكن حتى علم تأريخ الشجر يستخدم حدودًا جديدة للتكنولوجيا.

يقول عالم الأحياء النباتية بجامعة تسمانيا الدكتور جريج جوردان (Greg Jordan): «يستخدم التأريخ الجزيئي جينات الأنواع لمعرفة مدى اختلافها عن أقرب أقربائها. فإذا افترضت أن مقدار التغيير مرتبط بطريقة ما بالفترة التي عاشت فيها، والاختلاف في الجينات مرتبط بالفترة التي انقضت منذ انقسام تلك الأنواع، فيمكنك معرفة متى حدث هذا الانقسام، ويمكنك أن تخمّن.» يعد تأريخ نوثوفاغوس، أو خشب الزان في القطب الجنوبي، مثالًا على ذلك، حيث يستخدم كل من تطبيقات التكنولوجيا الفائقة ومعرفتنا بالثورات العلمية. يقول جوردان إنه يعتبر «ذا علاقة بغندوانا»، لكن التأريخ الجزيئي وضع انقسام الأنواع بعد حوالي 50 مليون سنة من تفكك القارة العملاقة، على الرغم من انتشار الأنواع في العديد من قارات غندوانا الجديدة. يقول جوردان: «هذا النوع من الأبحاث مستمر منذ حوالي 20 عامًا. لقد كان الناس يتقاتلون على ذلك.» في السنوات الأخيرة، أصبح من الواضح أن بعض النباتات هي في الواقع جزء من نفس الأصل، على سبيل المثال، كل نبتة ملك (Lomatia Tasmanica) هي استنساخ جيني لأصلها. يبحث العلماء في كيفية استخدام طريقة لا تزال نظرية للتحليل الجيني لتحديد تاريخ نباتات من هذا النوع عبر إنشاء خريطة عن الأخطاء الجينية بمرور الوقت.

حساب الكربون

التأريخ بالكربون المشع هو من أشهر طرق تحديد العمر، وقد اقترح أول مرة في عام 1946. وهو يقيس نسبة الكربون المتطاير14- إلى الكربون12-. للكربون14- نصف عمر يبلغ 5730 عامًا، وهو الوقت الذي يستغرقه للتحلل أو التحول إلى عنصر كيميائي جديد، في هذه الحال إلى الكربون12-. تتوقف الأنسجة الحية، كالعظام، عن مراكمة الكربون14- عندما تموت، لذلك نظريًا، كل ما على العلماء فعله هو معرفة كمية الكربون14- والكربون12-، اللذين يتأرجحان مع مرور الوقت، التي كانت في الغلاف الجوي في وقت الوفاة. من ثم، بقياس التباين بين هذه الأرقام اليوم، يستنتجون العمر. بالطبع، الأمر ليس بهذه البساطة، وفقًا لعالمة الآثار في جامعة أستراليا الوطنية وأخصائية تأريخ العظام، الدكتورة راشيل وود (Rachel Wood). تقول: «أي عينة من مادة الكربون المشع التي تزيد عن 30.000 سنة تصبح صعبة؛ لأنها حساسة بشكل لا يصدق لتلوث الشباب. فإذا أضفت 1% من الكربون الحديث إلى عينة عمرها 50.000 عام، فسنقوم بقياس 37.000 عام.»

لمعرفة مقدار الكربون14- والكربون12- الموجود في الغلاف الجوي في وقت ما، لا بد أن يعود مؤرخو الكربون المشع إلى حلقات الأشجار تلك، والتي تحدد أيضًا سجل الكربون في الغلاف الجوي في كل حلقة. تقول وود: «من دون المعايرة، لن يعمل الكربون المشع. طريقة حلقة الشجر، أو التأريخ الشجري، هو السبب وراء قدرتنا على الحساب بالكربون المشع. ما زلنا نبني منحنيات المعايرة. إنه لجهد هائل للغاية… خاصة عندما تعود بالزمن إلى الوراء.» على الرغم من قيوده، لا يزال التأريخ بالكربون المشع أداة مفيدة لتلك الأوقات التي تحتاج فيها إلى معرفة عمر أسماك القرش في غرينلاند، هذا بسيط فقط قم بتأريخ الكربون14- في عدسات عيونها، وهو إنجاز بحثي في عام 2016 أظهر أن سمكة قرش واحدة قد عاشت لمدة 392 سنة. وفي هذا العام فقط، كان داميان فينش (Damian Finch)، مرشح الدكتوراه بجامعة ملبورن، رائدًا في استخدام الكربون المشع لأعشاش الدبابير لتأريخ لوحة كنغر على سقف ملجأ صخري في مزرعة عشيرة أونغانغو، في بلد بالانغارا في شمال شرق منطقة كيمبرلي، في أستراليا الغربية. ويقدّر عمر اللوحة بين 17.100 و17.500 سنة، وهي أقدم لوحة كهفية معروفة في أستراليا.

كتب فينش في (Science Advances) العام الماضي: «ظل تقييد عمر الفن الصخري الذي يزيد عمره عن 6000 عام مشكلة علمية مستعصية إلى حد كبير، خاصة بالنسبة للنقوش الصخرية واللوحات حيث لم يعد الطلاء يحتوي على أي مادة عضوية أصلية.» لذلك قام بفرز دقيق بين جزيئات أعشاش الدبابير أسفل اللوحات وأعلاها للعثور على جزيئات الفحم من حرائق الغابات. ثم قام فينش بتأريخ الفحم، الذي التقطته الدبابير من الطين الذي استخدمته لبناء أعشاشها، ليقدم حدودًا عمرية أعلى وأدنى للوحات. ولكن إن كان العلماء على حق، ربما يجب أن نتخيل وقتًا يكون فيه التأريخ بالكربون المشع مستحيلًا، كما يقول الدكتور كريس تيرني (Chris Turney)، رئيس مرفق (Chronos 14Carbon-Cycle) في جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني. يقول: «لقد انتقلنا من موقف في الستينيات كنا قد أغرقنا الغلاف الجوي بالكربون المشع الناتج عن اختبارات القنبلة النووية الحرارية المجنونة، وفجأة انتقلنا الآن إلى الاتجاه المعاكس وصرنا نغمر الغلاف الجوي بالكثير مما نسميه الكربون الميت، لا يحتوي على الكربون المشع. النتيجة العملية هي أننا لن نكون قادرين على استخدام الكربون المشع بشكل فاعل، لأنه سيكون لديك ارتفاع هائل في الكربون المشع منذ الستينيات عندما أجرينا اختبار القنبلة، ثم فجأة سيبدو أن الغلاف الجوي يتقدم في العمر بشكل كبير بسبب الانبعاثات التي سببناها.»

عظام الجدال

مع الأساليب الجديدة، تأتي تحديدات مختلفة للعمر، والمعارك بالأيدي في التأريخ الأسترالي ليست أمرًا غريبًا. اندلعت حرب كلامية في عام 1989 عندما ادعى بيرت روبرتس (Bert Roberts) وريس جونز (Rhys Jones) ومايك سميث (Mike Smith) أن موقع (Arnherm Land) في (Malakunanja II) لم يكن عمره من 18.000 إلى 23.000 عام، ولكن على الأرجح أن يتراوح عمره من 52.000 إلى 61.000 عام. واستخدم فريقهم طريقة التألق الحراري التجريبية السائدة آنذاك، التي تقيس الإلكترونات المحاصرة داخل بلورات الكوارتز لحبيبات الرمل المدفونة لفترة طويلة. هذه الطريقة «نسبية»، مثل طريقة فينش التي تستخدم أعشاش الدبابير، حيث تقوم بتأريخ الرمل حول القطع الأثرية والحفريات بدلًا من الكائن نفسه. وقد أشعلت معركة بين أتباع أساليب التأريخ المطلقة مثل عالمة الآثار ساندرا باودلر (Sandra Bowdler). لم تصدق باودلر أن روبرتس والآخرون قد «بيّنوا بشكل مقنع ارتباطًا واضحًا بين الرواسب المؤرخة والمصنوعات اليدوية المزمع تأريخها» حيث كانت «متشككة» في أن طبقات الصخور في موقع عينة التألق كانت مرتبطة بقوة كافية بالمصنوعات اليدوية.

تقول الدكتورة زينوبيا جاكوبس (Zenobia Jacobs)، عالمة الآثار من جنوب إفريقيا بجامعة ولونغونغ، التي ساعدت روبرتس في إعادة تأريخ الموقع بين عامي 2012 و2015: «لقد تسبب ذلك في جدل كبير؛ لأنه حتى تلك النقطة كان يُعتقد أن استيطان السكان الأصليين في أستراليا ربما كان يقرب من 40.000 أو 45.000 سنة. ولكن أصبح من الواضح أننا نصطدم بما نسميه حاجز الكربون المشع. كان من الصعب جدًا تجاوز حوالي 45.000 عام في ذلك الوقت، وحتى الآن لا يمكن تجاوز سوى 50.000 عام مع التأريخ بالكربون المشع لأنه لم يتبق سوى القليل جدًا لقياسه. وحتى كمية صغيرة جدًا من التلوث يمكن أن تجعل عينتك أصغر عمرًا.» أبدل التألق الحراري بنسخة أكثر قوة، تسمى التألق المحفز بصريًا (OSL). 

تؤرخ كلتا طريقتي التألق المواد البلورية حتى آخر مرة سُخنت فيها، سواء بواسطة حرائق من صنع الإنسان أو ضوء الشمس. تمتص الحبيبات المعدنية في الرواسب الإشعاعات المؤينة مع مرور الوقت، والتي تشحن الحبوب في «مصائد الإلكترون». يؤدي التعرض لأشعة الشمس أو الحرارة إلى إطلاقها، مما يؤدي إلى إزالة الشحنات من العينة. تُحفز المادة باستخدام الحرارة «التألق الحراري» أو الضوء «التألق المحفز بصريًا»؛ مما يؤدي إلى إطلاق إشارة يمكن أن توفر شدتها مقياسًا لمقدار امتصاص الإشعاع بعد دفن المادة، بشرط أن تعرف كمية الإشعاع الخلفية في الموقع. من أقوى معارك التأريخ هي تلك المتعلقة برجل مونغو، والمعروف أيضًا باسم بحيرة مونغو3 أو (LM3)، والذي عُثر عليه في عام 1974 في جنوب غرب نيو ساوث ويلز. (LM3) هو أقدم بقايا بشرية عُثر عليها في أستراليا. دُفنت الجثة في وضع دقيق ومراسم ورشت بالمغرة الحمراء؛ إنه من بين أقدم الأمثلة المعروفة في العالم لممارسات الدفن الاحتفالية المتطورة. اعتمد التأريخ الأولي على المقارنة الطبقية مع الرواسب التي عُثر فيها على بقايا سيدة مونغو (LM1) المحترقة المكتشفة عام 1969، وليس الفحص المباشر لعينات من (LM3). فكانت النتيجة تقديرًا بأن عمر (LM3) كان يتراوح من 28.000 إلى 32.000 سنة.

في عام 1987، استخدمت طريقة جديدة تسمى التأريخ بالرنين المغزلي للإلكترون (ESR) على شظايا العظام من (LM3)، وحدد عمر 7000 ± 31.000 سنة. تقول وود: «يقيس (ESR) التغيرات في البنية الإلكترونية لمينا الأسنان، التي تنتج عن الإشعاع، على سبيل المثال من كميات صغيرة من اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم الموجود بشكل طبيعي في الرواسب.» في عام 1999، أعاد التأريخ بالتألق الحراري للرواسب من موقع الدفن نتائج تشير إلى أن الدفن كان أقدم من 24.000 ± 2400 سنة وأصغر من 43.300 ± 3800 سنة. في العام نفسه، استخدم فريق بقيادة عالم الأنثروبولوجيا آلان ثورن (Alan Thorne) معلومات من اليورانيوم والثوريوم، التي تقيس تَحلُّل اليورانيوم234- إلى الثوريوم230-، وتأريخ (ESR) و(OSL) لكل من البقايا والرواسب المحيطة لاقتراح عمر جديد قدره 62.000 ± 6000 سنة. تقول وود: «ليس لدينا أي يورانيوم في هياكلنا العظمية، ولكن عندما يوضع في الأرض، فإن المياه الجوفية عادة ما تحتوي على القليل من اليورانيوم، التي تتسرب إلى العظام. غالبًا ما يكون أصغر عمرًا بقليل من عمر العظام نفسها، ولكنه يمنح حدًا أدنى للعمر، ويمكن دمجه مع طريقة أخرى، هي تأريخ الأسنان، وتسمى الرنين المغزلي للإلكترون، التي تشبه إلى حد ما (OSL).» لعدة أسباب، كان هناك خلاف واسع النطاق حول تقدير ثورن.

أخيرًا، في عام 2003، قاد مكتشف (LM3)، عالم الجيومورفولوجيا جيم بولر (Jim Bowler)، فريقًا متعدد التخصصات راجع جميع المعلومات المتاحة من طرق التأريخ المختلفة للوصول إلى قرار يفيد بأن عمر (LM3) يعود إلى حوالي 40 ألف عام. وحددت هذه الدراسة أيضًا أن (LM1) في نفس العمر، وليس أصغر كما كان يعتقد في الأصل. يُعد (LM3) من بين أقدم الأحافير البشرية الحديثة المعروفة، ويُعتقد أن (LM1) هو أقدم مثال معروف على حرق الجثث البشرية. الدرس المستفاد من الأعمار المتغيرة لكل من (LM1) و (LM3) هو أن التقنيات الجديدة والطرق الجديدة لإعداد المواد للتأريخ تسمح للباحثين بصقل التواريخ وتجاوز الحدود القديمة.

من يستمع إلى القياس الإشعاعي؟

بدراسة اليورانيوم وغيره من «الساعات» الإشعاعية، تمكننا علوم التأريخ من النظر إلى ما وراء التأريخ الذي يمكننا رؤيته في الحفريات والانتقال إلى الزمن الجيولوجي. على سبيل المثال، يبلغ نصف عمر اليورانيوم238- حوالي 4.468 مليار سنة، مما يعني أن تحوله إلى رصاص يستغرق كل هذا الوقت. بينما يستغرق البوتاسيوم40- نحو 1.248 مليار سنة ليصبح الأرجون40-، ويستغرق الروبيديوم87- قرابة 47 مليار سنة ليتحول إلى السترونتيوم87-. ساعد قياس نسبة العناصر «الأم» إلى العناصر «الابنة» العلماء على الوصول إلى عمر الأرض، 4.54 مليار سنة، زد أو انقص 50 مليون سنة. حدد هذا الرقم بتأريخ أقدم صخرة موجودة على الأرض، وهي الزركون من جاك هيلز، في أستراليا الغربية، في عام 2014، التي حددت الحد الأدنى لعمر الأرض عند 4.3 مليار سنة. بينما يرجع تاريخ أقدم عينات صخور القمر والكويكبات إلى ما بين 4.4 مليار و4.5 مليار سنة، مما دفع العلماء إلى القول بأن عمر النظام الشمسي يبلغ 4.57 مليار سنة. إن طرق تحديد العمر هي متعة متنقلة ما بين الطب الشرعي النووي، والتحقيق البيولوجي، ومراقبة التلوث، وفي حال حلقات الأشجار، من القدرة الجيدة على العد. يثبت تاريخ محاولة معرفة المدة التي قضاها السكان الأصليون في أستراليا مدى صعوبة تحديد تأريخ ثابت لأي شيء، ولكن أيضًا إلى أي مدى يمكن أن تتغير الأشياء عندما يبدو أن التقنيات الجديدة تغير الأمور. سواء كان متقاعدًا مقيمًا في هولندا، أو هيكلًا عظميًا محفوظًا بشكل رائع في الصحراء الأسترالية، يريد الجميع تقريبًا معرفة عمرهم الحقيقي. تقول جاكوبس إن العمل مع السكان الأصليين في مواقع مثل مادجيبيبي جعلها تفكر في معنى الوقت. وتقول: «الطريقة التي تدربنا بها والطريقة التي ننشئ بها روايتنا تدور حول الوصول». لكنها تشير إلى أنه «من وجهة نظرهم، لطالما كانوا دائمًا هنا.»