追寻足迹：人类到达美洲的时间比想象中早7000年

在先进测年技术的支持下，新的研究表明，人类大约在2.3万年前定居美洲，这对早先认为的1.4万年时间线提出了质疑。人类何时以及如何首次在美洲定居是一个颇具争议的话题。20世纪，考古学家认为人类到达北美内陆的时间不会早于大约1.4万年前。但我们的新研究发现了不同的情况。我们的最新研究支持这样的观点，即大约23000年前，美洲就有人类了。

无冰走廊和以前的假设

20世纪的专家们认为，人类的出现与横跨现在的加拿大和美国北部的两块巨大冰原之间的无冰走廊的形成相吻合。根据这一观点，由于上一个冰河时代末期的融化，这条走廊使人类得以从阿拉斯加徒步进入北美的中心地带。

这种正统观念逐渐瓦解。近几十年来，最早的人类证据日期已经从1.4万年前倒退到了1.6万年前。这仍然符合人类在上一个冰河时期结束时才到达美洲的说法。

2021年9月，我们在《科学》杂志上发表了一篇论文，将新墨西哥州出土的脚印化石的年代追溯到约2.3万年前，也就是上一个冰河时期的鼎盛时期。这些脚印是一群人在经过现在的白沙附近的一个古老湖泊时留下的。这一发现使人类在美洲大陆的历史记录增加了7000年，改写了美洲史前史。

如果人类是在上一个冰河时代的顶峰来到美洲的，那么要么冰雪对他们的通行几乎不构成障碍，要么人类已经在那里生活了更长的时间。也许他们是在冰川融化的早期到达美洲大陆的。

我们的结论受到了批评，不过，我们现在公布的证据证实了早期的日期。

确定脚印的年代和花粉之谜

花粉是测定人类定居证据年代的有用工具。对许多人来说，花粉这个词会让人联想到过敏、打喷嚏和痛苦的夏天。但是，花粉化石可以是一个强大的科学工具。

在2021年的研究中，我们对发现脚印的上下沉积层中的普通沟草种子进行了放射性碳测年。放射性碳测年法是基于在过去5万年内死亡的生物体内碳（碳-14）的一种特殊形式--称为同位素--如何发生放射性衰变。

一些研究人员声称，我们2021年研究中的放射性碳年代过于久远，因为它们受到了一种叫做"硬水"效应的影响。水中含有碳酸盐，因此也含有碳。硬水是与大气隔绝了一段时间的地下水，这意味着其中的一些碳-14已经发生了放射性衰变。

常见的沟草是一种水生植物，批评者说这种植物的种子可能消耗了旧水，从而扰乱了日期，使日期看起来比实际时间要早。他们提出这个问题是非常正确的。科学就应该这样进行，提出主张进行反驳。

先进技术的作用和结论性发现

放射性碳测年法是可靠且易于理解的。只要有足够的有机物，就可以用这种方式测定任何类型的有机物。因此，团队的两名成员——美国地质调查局的凯瑟琳·斯普林格（KathleenSpringer）和杰夫·皮加蒂（JeffPigati）开始测定花粉粒的年代。然而，花粉粒非常小，直径通常约为0.005毫米，因此您需要大量花粉粒。

这提出了一个艰巨的挑战：你需要数千个这样的碳才能获得足够的碳来测定某些东西的年代。事实上，你需要70000粒或更多。

医学科学为我们的难题提供了非凡的解决方案。我们使用了一种称为流式细胞术的技术，该技术更常用于对单个人类细胞进行计数和采样，以计数和分离花粉化石以进行放射性碳测年。

流式细胞术利用激光刺激下细胞的荧光特性。这些细胞在液体流中移动。荧光导致闸门打开，使液体流中的单个细胞能够被转移、取样和浓缩。

研究人员在白沙脚印之间的所有沉积层中都发现了花粉粒，这使我们能够确定它们的年代。拥有如此多花粉的主要优点是，可以采摘松树等不受旧水影响的植物。使用流式细胞术对样品进行处理以浓缩其中的花粉。

经过一年或更长时间的劳动密集型和昂贵的实验室工作，研究人员获得了基于松花粉的日期，验证了足迹的原始年代。他们还表明，该地点不存在古老的水效应。

花粉能够重建人们留下脚印时正在生长的植被。我们得到的植物种类正是我们所期望的新墨西哥州冰河时期的植物种类。

经过不同的测年技术，称为光激发光（OSL）作为独立检查。OSL依赖于埋藏的石英颗粒内能量随时间的积累。这种能量来自我们的背景辐射。

能量越多，就可以假设石英颗粒的年龄越大。当石英暴露在光线下时，这种能量就会释放出来，因此所测算的日期是石英颗粒最后一次看到阳光的时间。

为了对埋藏的石英进行采样，需要将金属管插入沉积物中，然后小心地将其取出，以避免将其暴露在光线下。从管中心取出石英颗粒，在实验室中将它们暴露在光线下并测量颗粒发出的光。这暴露了他们的年龄。OSL的日期支持研究人员使用其他技术获得的日期。

不起眼的花粉粒和一些奇妙的医疗技术帮助我们确认了脚印的形成日期，以及人们到达美洲的时间。