猛獁象一生的日記，都寫在了它的長牙裏

大約1.7萬年前，在今天的阿拉斯加地區，一頭雄性的真猛獁象（猛獁象的一種，拉丁名爲Mammuthus primigenius）遊蕩在北極。它曾經隨着象羣一同遷徙，也曾離開家族獨自去更遠的地方闖蕩。最終，它停在了阿拉斯加州布魯克斯嶺的北邊，永遠留在了28歲。

這並不是什麼動畫的情節，而是一頭猛獁象真實的故事。你可能會懷疑，在近2萬年後，我們要怎麼知道它的生活軌跡呢？其實，這頭猛獁象一生的經歷，都“寫成日記”放在了它的象牙裏，而一羣科學家找到了它，並且“破解”了這份“日記”的內容。

在長牙裏寫“日記”

怎樣知道一棵樹的年齡？是的，靠年輪。對許多樹來說，每過一年，樹幹上就會長出一圈年輪，這是陪伴樹木一生的記錄。而猛獁象也有類似的“年輪”，就長在它們的象牙裏。

每一年，象牙都會長出新的一層，這就代表猛獁象長了一歲。如果我們剖開一枚猛獁象牙，就會發現這些生長層像“妙脆角”一樣一層一層地摞在一起，最尖端的一層代表猛獁剛出生的一年，最靠近頭部的一端代表象牙停止生長——也就是猛獁象死去的那一年。如果想要知道這頭猛獁象有幾歲，只要數一數他的牙上摞了多少個“妙脆角”就可以了。

猛獁象牙的橫截面，深藍色標出的就是生長線，最中間是研究者取得測試樣品的痕跡（圖片來源：J。 R。 Ancheta， University of Alaska Fairbanks）

比如，在今年8月發表在《科學》雜誌的一項研究裏，科學家所研究的這枚象牙從最尖端到最底部一共有28層。也就是說，這頭猛獁象已經有28歲了。不過，象牙能告訴我們的不止年齡：象牙每一層的“妙脆角”都像是一篇“日記”，記錄了猛獁象當年的生活軌跡。只是書寫這本“日記”用的墨水很特別，我們無法直接閱讀——這就是同位素。

同位素：元素的不同“味道”

你或許已經知道，同一種元素其實可能對應着好幾種原子。這是因爲原子核由質子和中子組成，只要質子數一樣，即使中子數不同，這些原子也會被叫做同一種元素。這有點像是小熊軟糖，雖然長相一樣，但可能有草莓味、橘子味、蘋果味等不同的味道。

爲了加以區別，我們會把同一種元素裏的不同原子稱爲“同位素”。通常，會用元素加上相對原子質量來表示。比如氧的同位素就有氧-16、氧-17、氧-18等等許多種（不過氧-17和氧-18非常稀少）。

就像同一種小熊軟糖會有不同的口味一樣，同一種元素也會有很多種同位素。（圖片來源：pixabay）

猛獁象用來在象牙上“寫日記”的也是同位素，但並不是氧，而是一種名爲“鍶”的元素，更準確地說，是鍶-87和鍶-86這兩種鍶同位素。

讓我們先想象一個場景：附近有兩家超市，都賣同樣包裝的混合口味軟糖，但一家的軟糖草莓味比較多，另一家橘子味比較多。那麼如果你拿到一包軟糖，只要算一算裏面草莓味和橘子味的比例，就能知道這包糖是從哪裏買的了。

這其實就是科學家破譯“象牙日記”的原理。在地球上不同地方的岩石裏，鍶-87和鍶-86的比值都不一樣。就像是無數家賣軟糖的超市，每一家草莓味和橘子味的比例都不一樣。

雖然猛獁象不會直接喫石頭，但當這些岩石變成土壤，土壤中再長出植物之後，岩石裏的鍶同位素比例就會“傳到”植物體內。等猛獁象喫掉這些植物，植物裏的鍶同位素比例又會“傳到”長出的象牙裏。也就是說，每到一個地方，猛獁象的象牙就會記錄下這裏的鍶同位素。

那麼如果我們知道每個地區的鍶同位素比值，再測一測象牙每一層裏的鍶同位素比值，對比一下，是不是就知道這頭猛獁象都去過哪些地方了呢？科學家也是這麼想的！他們在這頭猛獁象的象牙上取了大約34萬份樣品，分別測量了樣品的鍶同位素比值。接下來的工作就是“連連看”——把每個點的同位素比值連到對應的區域。

聽起來似乎很簡單，但在實際的研究過程中，會受到很多複雜因素的影響，使得“連連看”沒有那麼容易完成。爲此，科學家還參考了其他同位素的數據，並且藉助計算機程序，終於模擬出了這頭公猛獁象最有可能的活動軌跡。

猛獁象的一生

根據鍶同位素數據，研究者把這頭猛獁象的一生分爲了4個階段：新生兒、青少年、成年和生命的最終階段。

這頭公猛獁象的主要活動軌跡，圖中黃色、紅色、灰色分別對應青少年、成年和生命最終這三個成長階段。（圖片來源：原論文）

在故事的開端，這頭猛獁象出生在阿拉斯加地區育空河的下游附近，不到1歲的它可能還沒有辦法走得太久，所以這一段象牙裏鍶同位素比值的變化幅度也最小，代表着他並未離開出生地區太遠。

從2歲開始，這頭猛獁象長大了很多，進入了“青少年”階段。他開始有能力跟隨象羣完成一些遠距離的遷徙：在2~16歲的象牙裏，鍶同位素比值的變化幅度明顯變大，並且有規律地在幾片區域（圖中黃色和橙色）之間，重複進行長途旅行。這種行爲方式和現代的大象十分相似，因此科學家推測，這頭猛獁象很可能也是在隨着象羣定期遷徙。

幸福而穩定的家族生活持續到了它的16歲，從這時起，曾經的“小夥子”似乎已經完全長成了一位可靠的成年猛獁象，它開始向更遠的地區移動，活動模式也更不規律。這可能說明它已經離開了象羣，開始獨自闖蕩。在自由的10年時間裏，它甚至去到了從未跟着象羣去過的地方（圖中紅色的區域）。

在生命最後的一年半時間裏，它的活動範圍突然縮小，只有北極圈內海岸附近的一小片地區。關於這頭公猛獁象死亡的原因，研究者也有一些推測：另外兩種同位素（氮-15和碳-13）顯示，它在生命最後的一年裏，獲得的食物明顯減少。或許是飢餓加上冬季的寒冷，讓它永遠停留在了這裏，直到1萬多年後，被古生物學家重新發現。