在先進測年技術的支持下，新的研究表明，人類大約在2.3 萬年前定居美洲，這對早先認為的1.4 萬年時間線提出了質疑。人類何時以及如何首次在美洲定居是一個頗具爭議的議題。20 世紀，考古學家認為人類到達北美內陸的時間不會早於大約1.4 萬年前。但我們的新研究發現了不同的情況。我們的最新研究支持這樣的觀點，大約23,000 年前，美洲就有人類了。

無冰走廊和以前的假設

20 世紀的專家認為，人類的出現與橫跨現在的加拿大和美國北部的兩塊巨大冰原之間的無冰走廊的形成相吻合。根據這個觀點，由於上一個冰河時期末期的融化，這條走廊使人類得以從阿拉斯加徒步進入北美的中心地帶。

這種正統觀念逐漸瓦解。近幾十年來，最早的人類證據日期已經從1.4 萬年前倒退到了1.6 萬年前。這仍然符合人類在上一個冰河時期結束時才到達美洲的說法。

2021 年9 月，我們在《科學》雜誌上發表了一篇論文，將新墨西哥州出土的腳印化石的年代追溯到約2.3 萬年前，也就是上一個冰河時期的鼎盛時期。這些腳印是一群人在經過現在的白沙附近的古老湖泊時留下的。這項發現使人類在美洲大陸的歷史記錄增加了7000 年，改寫了美洲史前史。

如果人類是在上一個冰河時期的頂峰來到美洲的，那麼要么冰雪對他們的通行幾乎不構成障礙，要么人類已經在那裡生活了更長的時間。也許他們是在冰川融化的早期到達美洲大陸的。

我們的結論受到了批評，不過，我們現在公佈的證據證實了早期的日期。

確定腳印的年代和花粉之謎

花粉是測定人類定居證據年代的有用工具。對許多人來說，花粉這個詞會讓人聯想到過敏、打噴嚏和痛苦的夏天。但是，花粉化石可以是一個強大的科學工具。

在2021 年的研究中，我們對發現腳印的上下沉積層中的普通溝草種子進行了放射性碳定年。放射性碳定年法是基於在過去5 萬年內死亡的生物體內碳（碳-14）的特殊形式–稱為同位素–如何發生放射性衰變。

一些研究人員聲稱，我們2021 年研究中的放射性碳年代過於久遠，因為它們受到了一種稱為”硬水”效應的影響。水中含有碳酸鹽，因此也含有碳。硬水是與大氣隔絕了一段時間的地下水，這意味著其中的一些碳-14 已經發生了放射性衰變。

常見的溝草是一種水生植物，批評者說這種植物的種子可能消耗了舊水，從而擾亂了日期，使日期看起來比實際時間要早。他們提出這個問題是非常正確的。科學就應該這樣進行，提出主張進行反駁。

先進技術的作用與結論性發現

放射性碳定年法是可靠且易於理解的。只要有足夠的有機物，就可以用這種方式測定任何類型的有機物。因此，團隊的兩名成員——美國地質調查局的凱瑟琳·斯普林格（Kathleen Springer）和傑夫·皮加蒂（Jeff Pigati）開始測定花粉粒的年代。然而，花粉粒非常小，直徑通常約為0.005 毫米，因此您需要大量花粉粒。

這提出了一個艱鉅的挑戰：你需要數千個這樣的碳才能獲得足夠的碳來測定某些東西的年代。事實上，你需要70000 粒或更多。

醫學科學為我們的難題提供了非凡的解決方案。我們使用了一種稱為流式細胞儀的技術，該技術更常用於對單個人類細胞進行計數和採樣，以計數和分離花粉化石以進行放射性碳測年。

流式細胞儀利用雷射刺激下細胞的螢光特性。這些細胞在液體流中移動。螢光導致閘門打開，使液體流中的單一細胞能夠被轉移、取樣和濃縮。

研究人員在白沙腳印之間的所有沉積層中都發現了花粉粒，這使我們能夠確定它們的年代。擁有如此多花粉的主要優點是，可以採摘松樹等不受舊水影響的植物。使用流式細胞儀對樣品進行處理以濃縮其中的花粉。

經過一年或更長時間的勞動密集和昂貴的實驗室工作，研究人員獲得了基於松花粉的日期，驗證了足跡的原始年代。他們還表明，該地點不存在古老的水效應。

花粉能夠重建人們留下腳印時正在生長的植被。我們得到的植物種類正是我們所期望的新墨西哥州冰河時期的植物種類。

經過不同的測年技術，稱為光激發光（OSL）作為獨立檢查。OSL 依賴埋藏的石英顆粒內能量隨時間的累積。這種能量來自我們的背景輻射。

能量越多，就可以假設石英顆粒的年齡越大。當石英暴露在光線下時，這種能量就會釋放出來，因此所計算的日期是石英顆粒最後一次看到陽光的時間。

為了對埋藏的石英進行採樣，需要將金屬管插入沉積物中，然後小心地將其取出，以避免將其暴露在光線下。從管中心取出石英顆粒，在實驗室中將它們暴露在光線下並測量顆粒發出的光。這暴露了他們的年齡。OSL 的日期支持研究人員使用其他技術獲得的日期。

不起眼的花粉粒和一些奇妙的醫療技術幫助我們確認了腳印的形成日期，以及人們到達美洲的時間。