追尋足跡：人類到達(dá)美洲的時(shí)間比想象中早7000年

2023-10-09 18:53:32 來源：cnBeta

在先進(jìn)測年技術(shù)的支持下，新的研究表明，人類大約在 2.3 萬年前定居美洲，這對早先認(rèn)為的 1.4 萬年時(shí)間線提出了質(zhì)疑。人類何時(shí)以及如何首次在美洲定居是一個(gè)頗具爭議的話題。20 世紀(jì)，考古學(xué)家認(rèn)為人類到達(dá)北美內(nèi)陸的時(shí)間不會(huì)早于大約 1.4 萬年前。但我們的新研究發(fā)現(xiàn)了不同的情況。我們的最新研究支持這樣的觀點(diǎn)，即大約 23000 年前，美洲就有人類了。

(資料圖片)

無冰走廊和以前的假設(shè)

20 世紀(jì)的專家們認(rèn)為，人類的出現(xiàn)與橫跨現(xiàn)在的加拿大和美國北部的兩塊巨大冰原之間的無冰走廊的形成相吻合。根據(jù)這一觀點(diǎn)，由于上一個(gè)冰河時(shí)代末期的融化，這條走廊使人類得以從阿拉斯加徒步進(jìn)入北美的中心地帶。

這種正統(tǒng)觀念逐漸瓦解。近幾十年來，最早的人類證據(jù)日期已經(jīng)從 1.4 萬年前倒退到了 1.6 萬年前。這仍然符合人類在上一個(gè)冰河時(shí)期結(jié)束時(shí)才到達(dá)美洲的說法。

2021 年 9 月，我們在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇論文，將新墨西哥州出土的腳印化石的年代追溯到約 2.3 萬年前，也就是上一個(gè)冰河時(shí)期的鼎盛時(shí)期。這些腳印是一群人在經(jīng)過現(xiàn)在的白沙附近的一個(gè)古老湖泊時(shí)留下的。這一發(fā)現(xiàn)使人類在美洲大陸的歷史記錄增加了 7000 年，改寫了美洲史前史。

如果人類是在上一個(gè)冰河時(shí)代的頂峰來到美洲的，那么要么冰雪對他們的通行幾乎不構(gòu)成障礙，要么人類已經(jīng)在那里生活了更長的時(shí)間。也許他們是在冰川融化的早期到達(dá)美洲大陸的。

我們的結(jié)論受到了批評，不過，我們現(xiàn)在公布的證據(jù)證實(shí)了早期的日期。

確定腳印的年代和花粉之謎

花粉是測定人類定居證據(jù)年代的有用工具。對許多人來說，花粉這個(gè)詞會(huì)讓人聯(lián)想到過敏、打噴嚏和痛苦的夏天。但是，花粉化石可以是一個(gè)強(qiáng)大的科學(xué)工具。

在 2021 年的研究中，我們對發(fā)現(xiàn)腳印的上下沉積層中的普通溝草種子進(jìn)行了放射性碳測年。放射性碳測年法是基于在過去 5 萬年內(nèi)死亡的生物體內(nèi)碳（碳-14）的一種特殊形式--稱為同位素--如何發(fā)生放射性衰變。

一些研究人員聲稱，我們 2021 年研究中的放射性碳年代過于久遠(yuǎn)，因?yàn)樗鼈兪艿搅艘环N叫做"硬水"效應(yīng)的影響。水中含有碳酸鹽，因此也含有碳。硬水是與大氣隔絕了一段時(shí)間的地下水，這意味著其中的一些碳-14 已經(jīng)發(fā)生了放射性衰變。

常見的溝草是一種水生植物，批評者說這種植物的種子可能消耗了舊水，從而擾亂了日期，使日期看起來比實(shí)際時(shí)間要早。他們提出這個(gè)問題是非常正確的。科學(xué)就應(yīng)該這樣進(jìn)行，提出主張進(jìn)行反駁。

先進(jìn)技術(shù)的作用和結(jié)論性發(fā)現(xiàn)

放射性碳測年法是可靠且易于理解的。只要有足夠的有機(jī)物，就可以用這種方式測定任何類型的有機(jī)物。因此，團(tuán)隊(duì)的兩名成員——美國地質(zhì)調(diào)查局的凱瑟琳·斯普林格（Kathleen Springer）和杰夫·皮加蒂（Jeff Pigati）開始測定花粉粒的年代。然而，花粉粒非常小，直徑通常約為 0.005 毫米，因此您需要大量花粉粒。

這提出了一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)：你需要數(shù)千個(gè)這樣的碳才能獲得足夠的碳來測定某些東西的年代。事實(shí)上，你需要 70000 粒或更多。

醫(yī)學(xué)科學(xué)為我們的難題提供了非凡的解決方案。我們使用了一種稱為流式細(xì)胞術(shù)的技術(shù)，該技術(shù)更常用于對單個(gè)人類細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)和采樣，以計(jì)數(shù)和分離花粉化石以進(jìn)行放射性碳測年。

流式細(xì)胞術(shù)利用激光刺激下細(xì)胞的熒光特性。這些細(xì)胞在液體流中移動(dòng)。熒光導(dǎo)致閘門打開，使液體流中的單個(gè)細(xì)胞能夠被轉(zhuǎn)移、取樣和濃縮。

研究人員在白沙腳印之間的所有沉積層中都發(fā)現(xiàn)了花粉粒，這使我們能夠確定它們的年代。擁有如此多花粉的主要優(yōu)點(diǎn)是，可以采摘松樹等不受舊水影響的植物。使用流式細(xì)胞術(shù)對樣品進(jìn)行處理以濃縮其中的花粉。

經(jīng)過一年或更長時(shí)間的勞動(dòng)密集型和昂貴的實(shí)驗(yàn)室工作，研究人員獲得了基于松花粉的日期，驗(yàn)證了足跡的原始年代。他們還表明，該地點(diǎn)不存在古老的水效應(yīng)。

花粉能夠重建人們留下腳印時(shí)正在生長的植被。我們得到的植物種類正是我們所期望的新墨西哥州冰河時(shí)期的植物種類。

經(jīng)過不同的測年技術(shù)，稱為光激發(fā)光（OSL）作為獨(dú)立檢查。 OSL 依賴于埋藏的石英顆粒內(nèi)能量隨時(shí)間的積累。這種能量來自我們的背景輻射。

能量越多，就可以假設(shè)石英顆粒的年齡越大。當(dāng)石英暴露在光線下時(shí)，這種能量就會(huì)釋放出來，因此所測算的日期是石英顆粒最后一次看到陽光的時(shí)間。

為了對埋藏的石英進(jìn)行采樣，需要將金屬管插入沉積物中，然后小心地將其取出，以避免將其暴露在光線下。從管中心取出石英顆粒，在實(shí)驗(yàn)室中將它們暴露在光線下并測量顆粒發(fā)出的光。這暴露了他們的年齡。 OSL 的日期支持研究人員使用其他技術(shù)獲得的日期。

不起眼的花粉粒和一些奇妙的醫(yī)療技術(shù)幫助我們確認(rèn)了腳印的形成日期，以及人們到達(dá)美洲的時(shí)間。

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