巴拿馬地峽形成之謎

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，其中一些火山沖出了海洋表面，形成眾多島嶼。與此同時，這兩個板塊的運動也推高了海底，最終迫使一些地區冒出海面。

經過數百萬年，由于地質運動，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。世界七大工程奇跡之一的巴拿馬運河橫穿巴拿馬地峽，連接起了太平洋和大西洋。

巴拿馬地峽的出現是地質歷史上最重要的事件之一，然而關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。一系列關于古海洋學的研究都有力地印證了巴拿馬地峽出現時間不會早于300萬年前，這是一直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，并用年代測定技術獲得巴拿馬特有的“鋯石指紋”。鋯石是一種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，因而鋯石內保存的鉛離子都是在鈾進入鋯石晶體后經過放射作用形成的，有利于人們依據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，這些地區大部分的鋯石年份久遠，多達數十億年。在南美洲北部的哥倫比亞地區，研究者們在1 300萬到1 500萬年前的河流巖床中發現了一種特殊的鋯石，竟然攜帶有巴拿馬特有的“鋯石指紋”。

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

一種方式是鋯石在火山噴發后通過漂浮在大氣中進行“旅行”，但這不能解釋在巴拿馬發現的鋯石，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，但發現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，而不是隨著洋流來的。

如果按照300萬年前巴拿馬地峽才形成這一傳統理論來推測，顯然，在1 000多萬年前，南北美洲之間是巨大的海峽，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1 300萬年前到1 500萬年前巴拿馬地峽一定已經形成了。

螞蟻也來幫一把忙

鋯石的發現有力地駁斥了傳統觀點，不過有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，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，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域。結果表明，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400萬年到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，巴拿馬地峽出現的時間或許比傳統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730萬年前出現在阿根廷。科學家通常將這些早期的物種遷移稱作島嶼跳躍或者漂流。現代的樹懶和浣熊的確很擅長游泳，但由于海峽深達數百米，海水激流湍急，這種推測現在還飽受質疑。

改變地球地質歷史

科學家認為，如果確定巴拿馬地峽形成時間比傳統理論所認為的更早一點，整個地球的地質歷史將被改寫。

比如，科學家是按照傳統理論來解釋同時期全球氣候變遷的。由于巴拿馬地峽的出現，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，所帶來的水分有利于雪的形成，最終構建起了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。為了適應全新的環境變化，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。北美洲和南美洲的陸地及淡水動物群因巴拿馬地峽的形成而經中美洲互相遷徙交換，從而出現了動物區系大融合。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。