几年前，地质学家卡洛斯·哈拉米洛站在巴拿马一个人造峡谷里，盯着他知道有2000万年历史的岩石，困惑地摇了摇头。根据传统的地质理论，巴拿马地峡直到几百万年前才从海中出现。那么，一棵有2000万年历史的化石树在那里做什么呢？
从这些问题中涌现出来的新数据，威胁要颠覆地质学家们对我们星球的认知。巴拿马地峡在海洋环流中发挥着巨大的作用，可能也是我们星球目前经历冰河时代的原因之一，因此，新理论不仅可能改写各大洲和生物的历史，还可能改写全球气候。
这项科学研究要归功于一个意想不到的来源：一项公共工程项目。巴拿马正在扩建其同名运河，这需要进行大规模的挖掘，以容纳世界日益增长的、对于原始航道来说过于庞大的船队。这些挖掘工作暴露了通常被丛林覆盖的土地下的丰富古老岩石。哈拉米洛是巴拿马城史密森尼热带研究所的一名地质学家，他领导着一个由大约40名科学家组成的团队，他们正在利用这个短暂的机会研究这些岩石，之后这些岩石将再次被植物或水淹没。
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直到最近，科学理论一直认为，大约在三百万年前，大西洋和太平洋在美国大陆之间形成了一个宽阔而深邃的海洋。随着大陆板块的碰撞，两者之间升起了一条岛链，形成了巴拿马地峡，结束了20世纪杰出的古生物学家乔治·盖洛德·辛普森所著名描述的南美洲的“辉煌的孤立”。
但是哈拉米洛和他的同事们提出了一个新的模型：巴拿马的大部分地区在1200万年前就如今天一样存在，之后，狭窄的浅水通道会周期性地连接两个海洋。相关结果在最近一期的《美国地质学会公报》中详细介绍 (pdf) ，更多细节将在《地球物理研究杂志》上发表(pdf)。
两种理论之间的差异绝非小事。三百万年的时间框架恰好解释了大约在同一时间开始发生的一系列重要事件。当前的全球冰期循环可以追溯到这一时期，并且可能由世界洋流的转变引发，而一条分隔大西洋和太平洋的细长陆地自然可以解释这一点。新的洋流开始将温暖带到北欧，并将降水带到北极。大西洋变得更咸、更暖；太平洋变得营养更丰富。动植物开始在美国大陆之间迁徙，常常互相灭绝。在非洲，形成了大草原，这可能推动了我们物种的进化。
因此，如果新理论是正确的，而且海洋在更早的时间就分开了——那么是什么引发了所有这些划时代的事件呢？
“这对我来说是最有趣的，因为如果你告诉住在尼泊尔的人，地峡在三百万年前还是在1000万年前升起——谁会在乎呢？” 哈拉米洛说，“但想想这个：北极有冰是我们现在气候的原因，我们仍然没有一个明确的机制来解释它。这很有趣，不是吗？如果我们不能模拟如何产生我们今天气候的如此大的特征，我们又如何考虑模拟未来100年的气候呢？”
科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所的地质学家彼得·莫尔纳说，气候学家将不得不开始认真对待关于冰河时代为何开始的替代理论。他倾向的替代理论涉及印度尼西亚的降水。“我认为这会颠覆整个领域，”莫尔纳说。
并非所有人都接受新的时间框架。史密森尼学会前科学研究项目主任、30年前提出原始理论的地质学家托尼·科茨说，哈拉米洛的团队“做了一些漂亮的地质研究”，但忽略了早期的证据，例如地峡两侧的化石生物的遗传学。科茨已经基本退休，但他计划写一篇反驳文章。尽管如此，他说，回答这些新问题很重要，因为地峡的崛起是“全球变化的最后一件大事”。
新陆地对洋流的影响非常难以理解。法国的超级计算机一直在研究大陆在洋流改变之前必须有多接近。气候与环境实验室的古气候学家皮埃尔·塞普尔克分析的初步结果表明，任何深度超过200米的通道，洋流的表现都像是那里存在着整个海洋。但在较浅的深度，洋流会突然撞到墙壁。令人惊讶的发现：在不到50米的地方，出现了以前从未模拟过的洋流。
至于巴拿马作为跨大陆桥梁的作用，哥伦比亚和瑞典的生物学家进行了一项荟萃研究，考察了美洲之间的迁徙。他们发现在三百万年前动物迁徙出现了一个高峰，但在1000万年前植物迁徙出现了一个高峰，这支持了修正主义的时间框架。植物在动物不敢涉足的地方穿过并不罕见。著名的19世纪博物学家阿尔弗雷德·罗素·华莱士发现，动物不会穿过分隔巴厘岛和龙目岛的海峡，就像观察到一条看不见的线一样。
哈拉米洛的团队计划在未来两年内随着运河区挖掘工作的继续，进一步深入了解这些微妙之处。但他们也有更长远的眼光：他们已经储存了数百块岩石样本，希望未来的科学家可以用尚未开发的地质测年方法来研究它们。毕竟，地质学家可能要几十年后才能再次有机会深入研究巴拿马的古代历史，哈拉米洛说。
“我们在过去三年中看到的大部分岩石都已经消失了，”哈拉米洛说。“我们两年前用来采集的一些整座山现在都在水下50米处。所以我们知道我们正在与时间赛跑。”