巴拿馬地峽形成之謎

艾米

重大的歷史性事件

很久以前，南美洲與北美洲還未連接在一起，中間有一個很大的海峽，大西洋和太平洋水域在這個赤道附近的海峽處自由流動。隨后，地殼變動令北美洲和南美洲碰撞，迫使科科斯板塊俯沖到加勒比板塊之下。這次碰撞釋放的壓力和熱量導致了海底火山的形成，其中一些火山?jīng)_出了海洋表面，形成眾多島嶼。與此同時，這兩個板塊的運動也推高了海底，最終迫使一些地區(qū)冒出海面。

經(jīng)過數(shù)百萬年的時間，由于地質(zhì)運動，島嶼之間逐漸連在一起，最終，北美和南美之間形成了連接它們的地峽，這個地峽就是著名的巴拿馬地峽。

相對于大陸，巴拿馬地峽面積不大，但由于是連接南北美洲大陸的狹長大陸橋，巴拿馬地峽的形成切斷了大西洋與太平洋的熱帶海水交換，推動了全球海洋洋流重組，并引發(fā)了前所未有的南北美洲生物大遷移事件。所以，巴拿馬地峽的出現(xiàn)是地質(zhì)歷史上最重要的事件之一。

然而，關(guān)于巴拿馬地峽的形成過程，依舊有許多未解的謎團。其中一個就是巴拿馬地峽是什么時候形成的。

300萬年的傳統(tǒng)假說

20世紀70年代，對深海巖芯的研究顯示，巴拿馬地峽在大約300萬年前形成。一系列關(guān)于古海洋學的研究都有力地印證了巴拿馬地峽出現(xiàn)時間不會早于300萬年前，這也就是流行到今天的主流學說。

然而，最近幾年的研究可能要推翻這一結(jié)論。

2015年，研究者提取了來自巴拿馬的鋯石，并用年代測定技術(shù)獲得巴拿馬特有的“鋯石指紋”。鋯石是一種當熔巖冷卻后形成的晶體，新形成的鋯石包含了一些鈾，但沒有鉛，因而鋯石內(nèi)保存的鉛離子都是在鈾進入鋯石晶體后經(jīng)過放射作用后形成的，有利于人們依據(jù)元素衰變情況準確定年。

隨后，他們在南美洲西北部重復這個過程，這些地區(qū)大部分的鋯石年份久遠得多，多達數(shù)十億年。然而，在南美洲北部的哥倫比亞地區(qū)，研究者們在1300萬到1500萬年前的河流巖床中，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的鋯石竟然攜帶有巴拿馬特有的“鋯石指紋”。

但那個時期，南美其他地方的地質(zhì)層并沒有形成鋯石，那么，哥倫比亞地區(qū)的這些鋯石肯定來自巴拿馬。然而，這些鋯石怎么從位于北美洲的巴拿馬到達南美大陸的呢？

一種方式是可以在火山噴發(fā)后，鋯石通過漂浮在大氣中進行“旅行”。但這種解釋不能解釋在巴拿馬發(fā)現(xiàn)的鋯石，它們是地下巖漿冷卻后形成的。

此外，鋯石也可以隨著洋流遷移，但發(fā)現(xiàn)于哥倫比亞的巴拿馬型鋯石，來自河床沉積層，所以只能是隨著河水的流動來到哥倫比亞，然后沉積在巖層中的，不是隨著洋流來的。如果按照300萬年前，巴拿馬地峽才形成這一傳統(tǒng)理論來推測，顯然，在1000多萬年前，南北美之間是巨大的海峽，不可能有河流連接。而哥倫比亞的鋯石又來自河床沉積層，所以，研究者推測，在1300萬年前～1500萬年前，巴拿馬地峽一定已經(jīng)形成了，否則這些巴拿馬型的鋯石不可能通過河流到達哥倫比亞。而研究者推測這條連接南北美大陸的大河至少有300千米長。

螞蟻也來幫一把忙

鋯石的發(fā)現(xiàn)，有力地駁斥了傳統(tǒng)觀點。不過，還有另外一種動物，也幫了一把忙。

這種動物就是有“拉美熱帶雨林頭號獵食者”之稱的行軍蟻。行軍蟻是遷移類動物，它們從來不筑固定的巢，成集體活動，不停遷徙，一路上吃掉它們碰到的所有昆蟲和小動物。

然而，行軍蟻不會飛，根本無法進行海洋旅行。所以，盡管行軍蟻遍布南美洲巴西及以北和南美洲南部熱帶地區(qū)，但它們卻在整個加勒比群島不見蹤影。

行軍蟻本身的生物學特性使它們成為研究陸地物種擴散的理想材料，研究者們通過對9種行軍蟻的基因碎片進行測序。測試樣本均選自巴西至墨西哥南部的區(qū)域。結(jié)果表明，行軍蟻有兩次從南美移民到北美洲南部的浪潮，時間則是從400萬到700萬年前，隨后它們變得孤立，演化成不同的譜系。由于行軍蟻無法從空中或水上向北美洲南部擴散，所以，巴拿馬地峽出現(xiàn)的時間或許比傳統(tǒng)理論所認為的早得多。

如果巴拿馬地峽的形成時間更早，將有利于解釋一系列史前動物遷移事件。比如，最早從北美洲“移民”到南美洲的是浣熊類動物，于730萬年前出現(xiàn)在阿根廷?？茖W家通常將這些早期的物種遷移稱作島嶼跳躍或者漂流?，F(xiàn)代的樹懶和浣熊的確很擅長游泳，但由于海峽深達數(shù)百米，海水激流湍急，這種推測現(xiàn)在還飽受質(zhì)疑。

而此前，在北美洲南部的巴拿馬運河流域發(fā)現(xiàn)了生活于約2000萬年前的兩只鱷魚的頭骨化石。研究顯示，這個古老物種與現(xiàn)在的凱門鱷是近親。但凱門鱷是南美洲的獨有物種，怎么它的遠古近親出現(xiàn)在北美洲的巴拿馬運河流域呢？這表明，凱門鱷祖先也許很早之前是從北美洲到達南美洲的。然而，鱷魚物種缺乏處理海水的鹽腺，沒有將鹽類排出身體的能力，如果300百萬年前，巴拿馬地峽才形成，它們又是如何渡海的呢？

改變了地球地質(zhì)歷史

科學家認為，如果確定巴拿馬地峽形成時間如果比傳統(tǒng)理論所認為的更早一點，那么，整個地球的地質(zhì)歷史將要被改寫。

比如，科學家就是按照傳統(tǒng)理論來解釋同時期全球氣候的變遷。由于巴拿馬地峽的出現(xiàn)，改變了兩大洋之間的洋流方向。大西洋洋流被迫向北，最終形成了我們今天稱之為墨西哥灣流的新的洋流模式。墨西哥灣流將溫暖海水帶到北部高緯度地區(qū)，所帶來的水分有利于雪的形成，最終構(gòu)建起了300萬年前的全球第四次冰河時代的冰川。新的冰河時代帶來了劇烈的氣候改變，影響了北非的氣候，使其變得更干燥，形成了大草原和開闊草原地貌，改變了還是樹棲生活的靈長類動物的棲息地。為了適應(yīng)全新的環(huán)境變化，早期人科動物變得更加社會化，前肢體可以用來制造工具，或者照顧幼小，并開始直立行走。

巴拿馬地峽的形成也導致了前所未有的南北美洲生物大遷移事件。北美洲及南美洲陸地及淡水的動物群因巴拿馬地峽的形成，而經(jīng)中美洲互相遷徙交換，從而出現(xiàn)了動物區(qū)系大融合。例如，今天在北美的負鼠、犰狳、豪豬的祖先就來自南美大陸。同樣，熊的祖先、貓、狗、馬、駱駝和浣熊通過巴拿馬地峽南下，到達南美洲。

所以，傳統(tǒng)理論認為，如果沒有巴拿馬地峽，人類可能不會出現(xiàn)。而南美大陸的物種將像澳大利亞的袋鼠類那樣獨一無二。但是，如果巴拿馬地峽形成時間提前，那么，又是什么影響了300萬年前的全球大洋環(huán)流的改變、氣候變遷以及人類物種的出現(xiàn)呢？