幾年前，地質學家卡洛斯·哈拉米洛站在巴拿馬一個人造峽谷裡，盯著他知道有2000萬年曆史的岩石，困惑地搖了搖頭。根據傳統的地質理論，巴拿馬地峽直到幾百萬年前才從海中出現。那麼，一棵有2000萬年曆史的化石樹在那裡做什麼呢？
從這些問題中湧現出來的新資料，威脅要顛覆地質學家們對我們星球的認知。巴拿馬地峽在海洋環流中發揮著巨大的作用，可能也是我們星球目前經歷冰河時代的原因之一，因此，新理論不僅可能改寫各大洲和生物的歷史，還可能改寫全球氣候。
這項科學研究要歸功於一個意想不到的來源：一項公共工程專案。巴拿馬正在擴建其同名運河，這需要進行大規模的挖掘，以容納世界日益增長的、對於原始航道來說過於龐大的船隊。這些挖掘工作暴露了通常被叢林覆蓋的土地下的豐富古老岩石。哈拉米洛是巴拿馬城史密森尼熱帶研究所的一名地質學家，他領導著一個由大約40名科學家組成的團隊，他們正在利用這個短暫的機會研究這些岩石，之後這些岩石將再次被植物或水淹沒。
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直到最近，科學理論一直認為，大約在三百萬年前，大西洋和太平洋在美國大陸之間形成了一個寬闊而深邃的海洋。隨著大陸板塊的碰撞，兩者之間升起了一條島鏈，形成了巴拿馬地峽，結束了20世紀傑出的古生物學家喬治·蓋洛德·辛普森所著名描述的南美洲的“輝煌的孤立”。
但是哈拉米洛和他的同事們提出了一個新的模型：巴拿馬的大部分地區在1200萬年前就如今天一樣存在，之後，狹窄的淺水通道會週期性地連線兩個海洋。相關結果在最近一期的《美國地質學會公報》中詳細介紹 (pdf) ，更多細節將在《地球物理研究雜誌》上發表(pdf)。
兩種理論之間的差異絕非小事。三百萬年的時間框架恰好解釋了大約在同一時間開始發生的一系列重要事件。當前的全球冰期迴圈可以追溯到這一時期，並且可能由世界洋流的轉變引發，而一條分隔大西洋和太平洋的細長陸地自然可以解釋這一點。新的洋流開始將溫暖帶到北歐，並將降水帶到北極。大西洋變得更鹹、更暖；太平洋變得營養更豐富。動植物開始在美國大陸之間遷徙，常常互相滅絕。在非洲，形成了大草原，這可能推動了我們物種的進化。
因此，如果新理論是正確的，而且海洋在更早的時間就分開了——那麼是什麼引發了所有這些劃時代的事件呢？
“這對我來說是最有趣的，因為如果你告訴住在尼泊爾的人，地峽在三百萬年前還是在1000萬年前升起——誰會在乎呢？” 哈拉米洛說，“但想想這個：北極有冰是我們現在氣候的原因，我們仍然沒有一個明確的機制來解釋它。這很有趣，不是嗎？如果我們不能模擬如何產生我們今天氣候的如此大的特徵，我們又如何考慮模擬未來100年的氣候呢？”
科羅拉多大學博爾德分校環境科學合作研究所的地質學家彼得·莫爾納說，氣候學家將不得不開始認真對待關於冰河時代為何開始的替代理論。他傾向的替代理論涉及印度尼西亞的降水。“我認為這會顛覆整個領域，”莫爾納說。
並非所有人都接受新的時間框架。史密森尼學會前科學研究專案主任、30年前提出原始理論的地質學家託尼·科茨說，哈拉米洛的團隊“做了一些漂亮的地質研究”，但忽略了早期的證據，例如地峽兩側的化石生物的遺傳學。科茨已經基本退休，但他計劃寫一篇反駁文章。儘管如此，他說，回答這些新問題很重要，因為地峽的崛起是“全球變化的最後一件大事”。
新陸地對洋流的影響非常難以理解。法國的超級計算機一直在研究大陸在洋流改變之前必須有多接近。氣候與環境實驗室的古氣候學家皮埃爾·塞普爾克分析的初步結果表明，任何深度超過200米的通道，洋流的表現都像是那裡存在著整個海洋。但在較淺的深度，洋流會突然撞到牆壁。令人驚訝的發現：在不到50米的地方，出現了以前從未模擬過的洋流。
至於巴拿馬作為跨大陸橋樑的作用，哥倫比亞和瑞典的生物學家進行了一項薈萃研究，考察了美洲之間的遷徙。他們發現在三百萬年前動物遷徙出現了一個高峰，但在1000萬年前植物遷徙出現了一個高峰，這支援了修正主義的時間框架。植物在動物不敢涉足的地方穿過並不罕見。著名的19世紀博物學家阿爾弗雷德·羅素·華萊士發現，動物不會穿過分隔巴厘島和龍目島的海峽，就像觀察到一條看不見的線一樣。
哈拉米洛的團隊計劃在未來兩年內隨著運河區挖掘工作的繼續，進一步深入瞭解這些微妙之處。但他們也有更長遠的眼光：他們已經儲存了數百塊岩石樣本，希望未來的科學家可以用尚未開發的地質測年方法來研究它們。畢竟，地質學家可能要幾十年後才能再次有機會深入研究巴拿馬的古代歷史，哈拉米洛說。
“我們在過去三年中看到的大部分岩石都已經消失了，”哈拉米洛說。“我們兩年前用來採集的一些整座山現在都在水下50米處。所以我們知道我們正在與時間賽跑。”