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追尋足跡：人類到達(dá)美洲的時(shí)間比想象中早7000年

在先進(jìn)測(cè)年技術(shù)的支持下，新的研究表明，人類大約在 2.3 萬(wàn)年前定居美洲，這對(duì)早先認(rèn)為的 1.4 萬(wàn)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(zhēng)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(wàn)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(wú)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(guó)北部的兩塊巨大冰原之間的無(wú)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(lái)，最早的人類證據(jù)日期已經(jīng)從 1.4 萬(wàn)年前倒退到了 1.6 萬(wàn)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(shuō)法。

2021 年 9 月，我們?cè)凇犊茖W(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(wàn)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(guò)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(lái)到美洲的，那么要么冰雪對(duì)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(zhǎng)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(píng)，不過(guò)，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(cè)定人類定居證據(jù)年代的有用工具。對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，花粉這個(gè)詞會(huì)讓人聯(lián)想到過(guò)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(duì)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(cè)年。放射性碳測(cè)年法是基于在過(guò)去 5 萬(wàn)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(guò)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(jiàn)的溝草是一種水生植物，批評(píng)者說(shuō)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(lái)比實(shí)際時(shí)間要早。他們提出這個(gè)問(wèn)題是非常正確的?？茖W(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(cè)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(cè)定任何類型的有機(jī)物。 因此，團(tuán)隊(duì)的兩名成員——美國(guó)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(kāi)始測(cè)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(lái)測(cè)定某些東西的年代。 事實(shí)上，你需要 70000 ?；蚋?。

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(duì)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(cè)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(kāi)，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(shù)等不受舊水影響的植物。 使用流式細(xì)胞術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行處理以濃縮其中的花粉。

經(jīng)過(guò)一年或更長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)不同的測(cè)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(lái)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(lái)，因此所測(cè)算的日期是石英顆粒最后一次看到陽(yáng)光的時(shí)間。

為了對(duì)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(cè)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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