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福爾摩斯科學探案——維京人遺址

福爾摩斯科學探案——維京人遺址

福爾摩斯科學探案——維京人遺址

上一篇提到在加拿大東北角發現維京人的遺址,原本只知年代在 11 世紀前後,但不確定是在哪一年份。不過最近荷蘭格羅寧根大學 (University of Groningen) 的團隊和加拿大公園局合作解開謎題,而且答案精確到西元 1021 這一年。這整個推論過程就像破案一樣,根據各種線索而拼湊出真相,於是我大膽把它改寫成福爾摩斯探案……。

〈維京人遺址案〉

「華生,你終於回來了。趕緊打包,我們要去加拿大的紐芬蘭。」

華生剛進門還沒脫下外套,就聽見福爾摩斯的催促。他滿頭霧水地問道:「加拿大?」

「嗯,我答應了一位冰島人的委託,我們得去紐芬蘭調查。」

華生這下更疑惑了,冰島怎麼會牽扯到加拿大?

「你邊收拾我邊解釋。」福爾摩斯點起菸斗抽了一口,說:「你聽過『紅鬍子艾瑞克』嗎?嗯,我之前也沒聽說。反正根據冰島史詩記載,他於 982 年發現格陵蘭,三年後舉家遷移過去,十多年後,他的兒子艾瑞克森長大了,也出海探險,結果抵達紐芬蘭一帶,成為歐洲第一位發現美洲的人。」

「什麼,我一直以為是哥倫布。可是這史詩記載是真的嗎?父子倆先後發現新世界也太神奇了。」

「沒錯,原本大家跟你一樣感到懷疑。沒想到 1960 年考古學家在蘭塞奧茲牧草地發現了維京人的遺址,經碳14 測定法分析,年代介於 793 年與 1066 年之間,證明維京人早就抵達美洲了。」

「竟然是真的?但他們為什麼沒像西班牙人那樣征服美洲?」

「可能那時還沒有發明槍砲,打不贏印地安人吧。不過這與我們調查無關,委託我調查的人自稱是艾瑞克森的子孫,他希望能找出遺址更精確的年代。」

「為什麼?」

「你想想看,遺址可能的年代範圍這麼廣,從九世紀到十一世紀,如果是建於九世紀,那就推翻史詩的記載,他的祖先也就不可能是最先發現美洲的人了。所以他希望至少能確定是在西元 1000 年之後。」

「原來如此。那你打算怎麼查?」

「當然還是先到案發現場勘查再說。走吧,路上我還要跟你惡補一下碳14測定法。」

「華生,你知道碳14 是什麼吧?」

華生有點惱怒地回答:「我大學有修過化學好嗎。正常的碳元素有 6 個質子與 6 個中子,碳14 則是多了 2 個中子。」

「那你知道它是怎麼來的嗎?」

華生一時答不出來。福爾摩斯笑著解釋:「碳14 其實是由氮原子變成的。你知道地球無時無刻都受到太陽風與宇宙射線的轟炸,大氣層中有些氮原子的質子被中子打掉,原本 7 個質子少了一個,卻多了一個中子,便成為碳14。碳14 也會和氧結合成二氧化碳,所以大氣中有少數的二氧化碳所含的其實是碳14。到這裡沒問題吧?」

華生點點頭。福爾摩斯接著說:「不過碳14 並不穩定,它的中子過一段時間就會失去電子成為質子,而變回氮原子。每個碳14 衰變的時間都不一定,但可以確定平均經過 5,730 年,一大堆的碳14 中有一半會衰變成氮原子。」

「所以碳14 的半衰期就是 5,730 年。」華生不想被看扁,主動插話。

「原來你懂半衰期嘛。」福爾摩斯笑著繼續說:「植物吸入二氧化碳,其中的碳12 與碳14 經食物鏈再進入動物體內。生物死掉後,沒有腐爛的部分所含的碳12 數量維持不變,但碳14 卻會衰變而越來越少,越久以前的遺骸所含的碳14 比例越低。因此只要測出碳14 與碳12 的比例,就能算出這個生物已經死了多少年。還跟得上嗎?」

華生沉思了一會兒,突然想到:「等等,怎麼確定從以前到現在,大氣中的碳14 含量都一樣?也許恐龍化石的碳14 比例本來就比較高,那這樣推算出來的年份不就不準嗎?」

「問得好,華生。的確某些天文事件可能會造成更多高能粒子襲來,產生更多碳14,所以科學家還會透過其它資料做校正,例如已知的歷史事件或南極冰芯,但免不了還是會有誤差啦。不過長期而言,自然界中碳原子含有碳14 的比例還蠻穩定的,大約是 1.3 兆分之一。」福爾摩斯突然話鋒一轉:「華生,你算算看,化石裡的碳14 經過十次半衰期會剩多少?」

「2 的 10 次方等於 1,024,所以應該是 1,330 兆分之一。」

「沒錯,這已經是現代測量儀器的極限,所以超過五萬多年的東西就不適用碳14 測定法了。你舉恐龍為例更是相差十萬八千里,小心貽笑大方啊,華生。」

華生趕緊轉移焦點,說道:「可是維京人的遺址才隔一千年,也有二、三百年的誤差?」

「可能是那時的檢測技術還不是很好吧。待會兒聽聽看他們怎麼說。」

福爾摩斯和華生抵達紐芬蘭後,加拿大公園局的局長與考古學家華勒斯女士陪他們到遺址處。快到之前,局長指著前方隆起的草地說那便是維京人的遺址,華生仔細一看才瞧出那起伏的草坪竟是屋頂,不禁興奮地問道:

「那就是維京人蓋的房子?」

局長哈哈大笑:「那是我們後來重建的。當初發現時只剩底部的結構,而且都被草覆蓋了。」

「這樣要如何判斷是維京人的遺址?難道不會是印地安人蓋的嗎?」

華勒斯微笑答道:「印地安人的房子不會長這樣,而且我們後來還發現一些維京樣式的手工藝品,以及鐵和青銅的製品,十一世紀前的印地安人還沒有這樣的冶金技術。」

「說到十一世紀,你們界定的年代範圍好像大了點?」福爾摩斯這時才開口。

局長略顯不悅:「你要知道,那時候碳14 測定法才發明十幾年,只有蓋格計數器可以用。」

「了解。那現在可能用新的技術再測一次嗎?」

局長當面拒絕:「殘存的文物本來就沒多少,怎麼可能再讓你破壞它們取樣本。」

「其實,」華勒斯怯怯地插話:「我那裏可能有東西可以給你……。」

「華勒斯女士,你竟然私藏文物?!」

「不不不,局長,那些只是沒用的木頭,應該是維京人丟棄的廢材。當時大家覺得不用留,我覺得可惜,還是收了起來。」

局長不置可否,於是福爾摩斯和華生隨著華勒斯去看那幾塊木頭。

「這上面還可以看出明顯的年輪呢。」華生看得饒有趣味。

「是啊,每次看著它們,都不禁想像這些木頭仍是樹的時候,一年一年俯視著維京人努力生活。」華勒斯眼中似乎閃著光輝。

華生深表同感,突然想到了什麼,轉頭問福爾摩斯:「不過,夏洛克你打算取那一段做碳14 分析?每一圈年輪的碳原子都只來自當年度的大氣,而你又說偶而會有異常的天文事件,造成碳14 飆高。萬一取到的樣本剛好如此,不就會估算錯誤?」

福爾摩斯愣了好一會兒,突然興奮地說:「華生,你突破盲點了!983那年太陽風暴特別強烈,連德國都看得到極光,不少國家也都記載了此天文事件;因此這一年大氣中的碳14 含量特別高。由於之前估算的這兩、三百年間並沒有類似事件,我們只要找到哪一圈年輪的碳 14 遠高於其它年輪,代表它就是 983 年。然後再往外數年輪有幾圈,直到樹皮為止,就知道這棵樹又活了幾年之後,被維京人砍斷。」

華勒斯也忍不住歡呼:「我們就可以確定維京人在這一年之前已經來到蘭塞奧茲牧草地。福爾摩斯先生,你果然名不虛傳。」

福爾摩斯難得謙虛地回道:「哪裡,也要歸功於你當初特地留下這幾塊木頭啊!」

幾個月後,福爾摩斯告知委託他調查的人一個精確答案:1021 年;代表他的祖先艾瑞克森發現美洲的可能性很高。華勒斯也與同事發表論文,給予世人一個意想不到的歷史發現。

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