洞穴线索揭示早期人类如何穿越地球上环境条件最严酷的沙漠

对石灰岩洞穴沉积物的同位素分析表明，过去八百万年来，撒哈拉-阿拉伯沙漠经历了多次潮湿时期。撒哈拉-阿拉伯沙漠是世界上最大的生物地理屏障之一，严重限制了非洲和欧亚大陆之间动物的迁徙。它至少存在了1100万年，对依赖水生哺乳动物（包括早期人类祖先）的迁徙构成了重大挑战。那么，这些物种是如何穿越如此干旱荒凉的地区的呢？

洞穴堆积物，又称滴石，是极佳的气候档案，因为洞穴堆积物中碳酸钙的化学成分会随着洞穴上方的气候条件而变化。图片显示的是沙特阿拉伯北部的一个洞穴。图片来源：马克斯·普朗克化学研究所 Hubert Vonhof

《自然》杂志发表的一项新研究表明，阿拉伯半岛在过去八百万年中经历了多次降雨量增加的时期。在这些较为湿润的时期，该地区很可能被植被覆盖，为迁徙创造了更适宜的条件。研究人员表示，这些湿润期是由来自南方的季风系统增强所驱动的，这种天气模式随着时间的推移逐渐减弱。

该研究结果由美因茨马克斯·普朗克化学研究所领导的国际团队与沙特遗产委员会和沙特文化部合作完成。美因茨约翰内斯·古腾堡大学和法兰克福歌德大学的研究人员也参与了这项研究。

通过对沙特阿拉伯七个洞穴中钟乳石和石笋（洞穴堆积物）的同位素分析，研究团队发现，过去曾有多个时期，阿拉伯地区的气候反复出现比现在湿润得多的时期。这些湿润时期可能持续了数千年，并将阿拉伯地区的地貌从干旱的沙漠转变为适宜居住的景观。

短暂的湿润时期有利于非洲和欧亚大陆之间的哺乳动物交流

美因茨马克斯·普朗克研究所的研究组组长、新研究的合著者休伯特·冯霍夫表示：“阿拉伯半岛反复出现的湿润气候不仅具有气候学意义。随着过去八百万年撒哈拉-阿拉伯沙漠的干旱化加剧，这些短暂的湿润气候对于非洲和欧亚大陆之间哺乳动物的交流，甚至可能包括我们人类祖先的迁徙，都变得愈发重要。”

沙特遗产委员会首席考古学家费萨尔·吉布林表示：“阿拉伯地区在非洲-欧亚大陆的迁徙中一直被忽视，但像我们这样的研究越来越多地揭示了它在哺乳动物和人类迁徙中的中心地位。”

“尽管化石发现已经清楚地表明，像鳄鱼和河马这样依赖水的动物过去曾在阿拉伯半岛生活，但直到现在才获得沙特阿拉伯更长时间的古气候记录，例如洞穴沉积物。我们得以比以往任何时候都更全面地研究阿拉伯半岛的水文气候，并发现在过去的八百万年里，季风降雨向南移动，导致雨季降雨量逐渐减少。总体而言，阿拉伯半岛变得越来越干旱，”莫妮卡·马尔科夫斯卡说道。

该论文的第一作者曾是马克斯·普朗克化学研究所的博士后，现在是英国诺森比亚大学皇家学会的高级研究员。这位地球化学家认为，阿拉伯半岛季风降雨的减少最终是由于北半球气候变冷，导致季风雨带向南移动。

背景：洞穴沉积物记录了过去的温度和降水

石灰岩洞穴是极佳的气候档案馆，因为洞穴沉积物中碳酸钙的化学成分会随着洞穴上方的气候变化而变化。通过分析沉积物，研究人员可以直接根据洞穴沉积物形成时的温度和降水模式来推断过去的气候。只有当足够的雨水渗入土壤，溶解石灰岩中的碳酸钙时，洞穴沉积物才会形成。这些雨水随后流入下方的洞穴，碳酸钙再次结晶，逐层沉积在洞穴的顶部或底部。

研究人员与美因茨约翰内斯·古腾堡大学和法兰克福歌德大学的专家合作，通过放射性测年法成功测定了石灰岩的年龄。这项技术依赖于自然产生的铀同位素的放射性衰变，这些铀同位素被水带入洞穴，随后沉积在石灰岩中。通过识别原始同位素和衰变同位素，可以确定钙化的年龄。

洞穴沉积物中微小的雨水包裹体使古气候研究人员能够确定降雨可能源自季风，特别是来自南方的季风。水中氧和氢的同位素组成揭示了其起源的地理区域。

编译自/scitechdail