Hành trình thứ hai của tàu HMS Beagle
Chuyến hành trình > Khảo sát Nam Mỹ > Gaucho, đà điểu Nam Mỹ, hóa thạch và địa chất

Hai chiếc tàu đã đi đến Río Negro ở Argentina và vào ngày 8 tháng 8 năm 1833 Darwin rời đi trong một chuyến thám hiểm khác vào đất liền cùng với các cao bồi. Vào ngày 12 tháng 8, ông gặp Tướng Juan Manuel de Rosas, người đang dẫn đầu một cuộc viễn chinh trừng phạt trong một chiến dịch quân sự chống lại "người da đỏ" bản địa, và Darwin đã nhận được hộ chiếu từ ông ta. Khi họ băng qua các pampas, những cao bồi gaucho và người bản địa kể cho Darwin về một loài đà điểu Nam Mỹ nhỏ hiếm hơn. Sau ba ngày tại Bahía Blanca, ông cảm thấy khá mệt mỏi vì phải chờ đợi tàu Beagle và vào ngày 21 tháng 8, ông quay lại Punta Alta, nơi ông đã xem xét địa chất của địa điểm này dựa trên các kiến ​​thức mới của mình, tự hỏi rằng liệu xương có già hơn vỏ sò không. Ông đã rất thành công với việc tìm kiếm xương và vào ngày 1 tháng 9 đã tìm thấy một bộ xương gần hoàn chỉnh với những mảnh xương vẫn còn ở nguyên trạng thái.
Ông lại lên đường và vào ngày 1 tháng 10, tìm kiếm trên vách đá của sông Carcarañá, thấy "một chiếc răng gặm nhấm khổng lồ" sau đó trong một vách đá của sông Paraná ông lại thấy "hai nhóm xương lớn" quá mềm để thu thập nhưng một mảnh răng được xác định là của loài mastodon.[93][94] Bệnh tật đã  cầm chân ông ở Santa Fe, và sau khi nhìn thấy vỏ hóa thạch của một con armadillo khổng lồ mắc kẹt trong đá, ông đã bối rối khi phát hiện thấy một chiếc răng ngựa trong cùng một tầng đá, bởi rằng những con ngựa lần đầu tiên được du nhập vào Mỹ Châu bằng tàu bè của người châu Âu.[95][96] Họ đã đi thuyền trên sông Paraná để đến Buenos Aires nhưng lại bất đắc dĩ vướng vào một cuộc cách mạng do phiến quân nơi đây liên minh với Rosas phong tỏa thành phố. Tấm hộ chiếu đã giúp ông và Covington trốn thoát khỏi thành phố trên một đoàn thuyền tị nạn. Họ đã tái ngộ với con tàu Beagle tại Montevideo.[97]
Trong lúc cuộc khảo sát đang được tiến hành, Darwin bắt đầu chuyến hành trình "phi nước đại" dài 400 dặm (640 km) ở Banda Oriental để xem sông Uruguay và thăm Estancia Keen gần Mercedes bên con sông Río Negro. Vào ngày 25 tháng 11, ông "nghe nói về một số khúc xương khổng lồ, như thường lệ là của Megatherium" nhưng chỉ có thể lấy được một vài mảnh nhỏ, vào ngày hôm sau ông đã đến thăm một ngôi nhà gần đó và đổi hai đồng si linh lấy "một cái đầu của một con Megatherium chắc hẳn phải khá hoàn hảo khi nó mới được tìm thấy", mặc dù răng đã bị gãy và hàm dưới đã bị mất. Ông Keen đã sắp xếp để chuyển hộp sọ xuống sông đến Buenos Aires.[98][99][100] Tại Las Piedras, một giáo sĩ cho ông xem hóa thạch mà họ tìm thấy bao gồm một cái đuôi giống như cái trùy mà ông đã phác họa lại và gọi đó là một "vũ khí phi thường".[100][101] Các ghi chú của ông có chứa một trang mà ông nhận ra rằng các vách đá của các con sông lộ ra hai tầng được hình thành ở một cửa sông bị gián đoạn bởi một tầng dưới đáy biển, cho thấy vùng đất đã trồi lên và lún xuống. [102]
Tại Montevideo, Darwin được giới thiệu với Conrad Martens, vị họa sĩ thay thế cho tàu Beagle sau khi ông Augustus Earle phải rời đi vì vấn đề sức khỏe. Họ đi thuyền về phía nam, cập cảng Desire vào ngày 23 tháng 12 và ngày hôm sau Darwin săn được một con lạc đà guanaco cung cấp cho họ một bữa ăn Giáng sinh. Đầu năm mới, Martens đã bắn một con rhea mà họ rất thích trước khi Darwin nhận ra rằng đây là loài đà điểu rhea nhỏ quý hiếm và bảo quản hài cốt của nó.[90] Vào ngày 9 tháng 1 năm 1834, 110 dặm (180 km) về phía nam, họ đến được cảng St Julian và tìm hiểu địa chất địa phương tại vách đá gần bến cảng mà Darwin tìm thấy  những mảnh xương sống và một chân sau của "một số động vật lớn, chắc hẳn là của một con Mastodon".[103][99] Vào ngày 26 tháng 1, họ tiến vào Eo biển Magellan và tại Vịnh St. Gregory, họ đã gặp những "người khổng lồ" nửa văn minh Patagonia cao hơn 6 ft (1,8 m), được Darwin mô tả là "những nhà tự nhiên học thực tiễn xuất sắc". Một người nói với ông rằng những loài đà điểu rhea nhỏ ở xa về phía nam, trong khi những loài rhea lớn hơn chỉ ở phía bắc, hai quần thể này tiếp xúc nhau quanh Rio Negro. [104]
Sau khi khảo sát thêm ở Tierra del Fuego, họ trở lại vào ngày 5 tháng 3 năm 1834 để thăm những người truyền giáo, nhưng thấy những túp lều đã bị bỏ hoang. Sau đó một đoàn ca nô đến và họ biết rằng một trong những người bản địa là Jemmy Button, đã mất hết tài sản và giờ đang sống theo cách bản địa và lấy vợ. Darwin chưa bao giờ thấy "một sự thay đổi quá lớn và đáng tiếc" như vậy. Jemmy lên tàu và cùng ăn tối với đoàn sử dụng dao dĩa rất lịch thiệp, nói tiếng Anh tốt hơn bao giờ hết, sau đó đảm bảo với họ rằng ông "không có một chút ý định nào quay trở về Anh" và rất "vui vẻ và hài lòng", rồi biếu họ quà gồm da rái cá và đầu mũi tên trước khi trở về xuồng ca nô cùng với vợ.[106] Trong chuyến thăm đầu tiên Darwin đã viết rằng "Với những người như vậy, người ta khó có thể khiến bản thân tin rằng họ là những sinh vật được đặt trong cùng một thế giới. .... Đây là một chủ đề phỏng đoán khá phổ biến; Loại vui thú trên đời nào mà những con vật không có năng khiếu có thể tận hưởng? Sẽ có lý hơn không nếu áp đặt câu hỏi này lên những người kia",[107] thế nhưng Jemmy, người đã thích nghi được với văn minh lại sau đó chọn trở về với lối sống nguyên thủy của mình. Điều này đặt ra một câu hỏi khó xử; nó mâu thuẫn với những quan điểm được đưa ra bởi Charles Lyell, thể hiện trong tập 2 của cuốn Nguyên tắc Địa chất, rằng các chủng tộc người "chỉ biểu hiện một chút sai lệch so với một tiêu chuẩn chung", và việc chấp nhận sự chuyển đổi loài có nghĩa là từ bỏ "niềm tin vào cây gia phả của loài người".[108]
Vào thời gian này Darwin đã viết Phản ánh về việc đọc các ghi chú Địa chất của tôi, phần đầu tiên của một loạt các bài tiểu luận có trong các ghi chú của ông.[100] Ông suy đoán về những nguyên nhân có thể của sự nâng lên lục địa, và về lịch sử cuộc sống ở Patagonia dưới một chuỗi các loài được đặt tên. [109]
Họ quay trở lại Quần đảo Falkland vào ngày 16 tháng 3 ngay sau một cuộc tàn sát các thành viên cấp cao của khu định cư Vernet bởi người bản địa và các gaucho, và họ giúp dập tắt cuộc nổi dậy. Darwin ghi nhận số lượng sinh vật khổng lồ phụ thuộc vào rừng tảo bẹ.[110] Ông nhận được tin từ Henslow rằng công văn mẫu đầu tiên của ông đã đến Cambridge, với các hóa thạch Nam Mỹ được chuyên gia William Clift đánh giá cao khi chúng cho thấy các loài mới và đặc điểm chưa biết đến của Megatherium, và được William Buckland và Clift phổ biến chúng trong cộng đồng khoa học Anh, làm nên danh tiếng của Darwin.[99][111]
Beagle tiếp tục đi xuống miền nam Patagonia, và vào ngày 19 tháng 4, một đoàn thám hiểm bao gồm FitzRoy và Darwin đi xuồng vào sông Santa Cruz xa nhất có thể, với tất cả những người tham gia thay nhau kéo thuyền lên thượng nguồn. Dòng sông cắt qua một loạt các dòng nước chảy sau đó cao nguyên tạo thành những đồng bằng rộng lớn được bao phủ bởi vỏ sò và đá cuội, và Darwin đã thảo luận với FitzRoy rằng những cao nguyên này đã dần dần được nâng lên đúng như học thuyết của Lyell. Một vài con đà điểu rhea nhỏ hơn được nhìn thấy từ xa, nhưng quá nhanh để bắt.[90] Đoàn thám hiểm gần tới dãy Andes nhưng phải quay lại.
Darwin đã tóm tắt các suy đoán của mình trong bài tiểu luận Độ cao của Patagonia. Mặc dù dựa trên thực nghiệm, nó đã thách thức ý tưởng của Lyell. Darwin lẫy số liệu từ các phép đo của các sĩ quan trên tàu cũng như các phép đo của chính ông để đề xuất rằng các đồng bằng này đã được nâng lên trong các giai đoạn liên tiếp bằng các lực tác động trên một khu vực rộng, thay vì các tấc động quy mô nhỏ trong một chu kỳ liên tục. Tuy nhiên, ông ủng hộ Lyell trong việc tìm kiếm bằng chứng chống lại một sự tăng biến ngột khi các quá trình bình thường đột nhiên tăng tốc. Vỏ sò mà ông tìm thấy ở sâu trong đất liền vẫn cho thấy màu sắc của chúng gợi ý rằng quá trình này vẫn tương đối gần đây và có thể ảnh hưởng đến lịch sử loài người.[112]