猛犸象一生的日记，都写在了它的长牙里

　　大约1.7万年前，在今天的阿拉斯加地区，一头雄性的真猛犸象（猛犸象的一种，拉丁名为Mammuthus primigenius）游荡在北极。它曾经随着象群一同迁徙，也曾离开家族独自去更远的地方闯荡。最终，它停在了阿拉斯加州布鲁克斯岭的北边，永远留在了28岁。

　　这并不是什么动画的情节，而是一头猛犸象真实的故事。你可能会怀疑，在近2万年后，我们要怎么知道它的生活轨迹呢？其实，这头猛犸象一生的经历，都“写成日记”放在了它的象牙里，而一群科学家找到了它，并且“破解”了这份“日记”的内容。

　　在长牙里写“日记”

　　怎样知道一棵树的年龄？是的，靠年轮。对许多树来说，每过一年，树干上就会长出一圈年轮，这是陪伴树木一生的记录。而猛犸象也有类似的“年轮”，就长在它们的象牙里。

　　每一年，象牙都会长出新的一层，这就代表猛犸象长了一岁。如果我们剖开一枚猛犸象牙，就会发现这些生长层像“妙脆角”一样一层一层地摞在一起，最尖端的一层代表猛犸刚出生的一年，最靠近头部的一端代表象牙停止生长——也就是猛犸象死去的那一年。如果想要知道这头猛犸象有几岁，只要数一数他的牙上摞了多少个“妙脆角”就可以了。

猛犸象牙的横截面，深蓝色标出的就是生长线，最中间是研究者取得测试样品的痕迹（图片来源：J。 R。 Ancheta， University of Alaska Fairbanks）

　　比如，在今年8月发表在《科学》杂志的一项研究里，科学家所研究的这枚象牙从最尖端到最底部一共有28层。也就是说，这头猛犸象已经有28岁了。不过，象牙能告诉我们的不止年龄：象牙每一层的“妙脆角”都像是一篇“日记”，记录了猛犸象当年的生活轨迹。只是书写这本“日记”用的墨水很特别，我们无法直接阅读——这就是同位素。

　　同位素：元素的不同“味道”

　　你或许已经知道，同一种元素其实可能对应着好几种原子。这是因为原子核由质子和中子组成，只要质子数一样，即使中子数不同，这些原子也会被叫做同一种元素。这有点像是小熊软糖，虽然长相一样，但可能有草莓味、橘子味、苹果味等不同的味道。

　　为了加以区别，我们会把同一种元素里的不同原子称为“同位素”。通常，会用元素加上相对原子质量来表示。比如氧的同位素就有氧-16、氧-17、氧-18等等许多种（不过氧-17和氧-18非常稀少）。

就像同一种小熊软糖会有不同的口味一样，同一种元素也会有很多种同位素。（图片来源：pixabay）

　　猛犸象用来在象牙上“写日记”的也是同位素，但并不是氧，而是一种名为“锶”的元素，更准确地说，是锶-87和锶-86这两种锶同位素。

　　让我们先想象一个场景：附近有两家超市，都卖同样包装的混合口味软糖，但一家的软糖草莓味比较多，另一家橘子味比较多。那么如果你拿到一包软糖，只要算一算里面草莓味和橘子味的比例，就能知道这包糖是从哪里买的了。

　　这其实就是科学家破译“象牙日记”的原理。在地球上不同地方的岩石里，锶-87和锶-86的比值都不一样。就像是无数家卖软糖的超市，每一家草莓味和橘子味的比例都不一样。

　　虽然猛犸象不会直接吃石头，但当这些岩石变成土壤，土壤中再长出植物之后，岩石里的锶同位素比例就会“传到”植物体内。等猛犸象吃掉这些植物，植物里的锶同位素比例又会“传到”长出的象牙里。也就是说，每到一个地方，猛犸象的象牙就会记录下这里的锶同位素。

在阿拉斯加地区，不同地点的锶同位素比值也不一样（图片来源：原论文）

　　那么如果我们知道每个地区的锶同位素比值，再测一测象牙每一层里的锶同位素比值，对比一下，是不是就知道这头猛犸象都去过哪些地方了呢？科学家也是这么想的！他们在这头猛犸象的象牙上取了大约34万份样品，分别测量了样品的锶同位素比值。接下来的工作就是“连连看”——把每个点的同位素比值连到对应的区域。

　　听起来似乎很简单，但在实际的研究过程中，会受到很多复杂因素的影响，使得“连连看”没有那么容易完成。为此，科学家还参考了其他同位素的数据，并且借助计算机程序，终于模拟出了这头公猛犸象最有可能的活动轨迹。

　　猛犸象的一生

　　根据锶同位素数据，研究者把这头猛犸象的一生分为了4个阶段：新生儿、青少年、成年和生命的最终阶段。

这头公猛犸象的主要活动轨迹，图中黄色、红色、灰色分别对应青少年、成年和生命最终这三个成长阶段。（图片来源：原论文）

　　在故事的开端，这头猛犸象出生在阿拉斯加地区育空河的下游附近，不到1岁的它可能还没有办法走得太久，所以这一段象牙里锶同位素比值的变化幅度也最小，代表着他并未离开出生地区太远。

　　从2岁开始，这头猛犸象长大了很多，进入了“青少年”阶段。他开始有能力跟随象群完成一些远距离的迁徙：在2~16岁的象牙里，锶同位素比值的变化幅度明显变大，并且有规律地在几片区域（图中黄色和橙色）之间，重复进行长途旅行。这种行为方式和现代的大象十分相似，因此科学家推测，这头猛犸象很可能也是在随着象群定期迁徙。

　　幸福而稳定的家族生活持续到了它的16岁，从这时起，曾经的“小伙子”似乎已经完全长成了一位可靠的成年猛犸象，它开始向更远的地区移动，活动模式也更不规律。这可能说明它已经离开了象群，开始独自闯荡。在自由的10年时间里，它甚至去到了从未跟着象群去过的地方（图中红色的区域）。

　　在生命最后的一年半时间里，它的活动范围突然缩小，只有北极圈内海岸附近的一小片地区。关于这头公猛犸象死亡的原因，研究者也有一些推测：另外两种同位素（氮-15和碳-13）显示，它在生命最后的一年里，获得的食物明显减少。或许是饥饿加上冬季的寒冷，让它永远停留在了这里，直到1万多年后，被古生物学家重新发现。