地磁场减弱曾使人类暴露于辐射之下。古人通过建造居所、制作衣物及使用矿物防护等方式适应环境。
我们的初次合作略显尴尬。团队中一位是考古学家,研究先民与环境的互动;另外两位则是地球物理学家,专注于太阳活动与地磁场相互作用的研究。当我们首次聚首时,曾怀疑这个将太空天气与人类行为相联系的非传统课题,是否真能跨越如此巨大的学科鸿沟。两年后的今天,我们确信这段合作带来的个人成长、专业突破与科学发现,完全值得最初的不适。
这项以《科学进展》期刊论文为成果的合作,始于一个简单的问题:当四万一千年前地球磁场近乎崩溃时,生命经历了什么?
地磁护盾失效的异常时期
该事件被称为"拉尚漂移" —— 一场短暂而剧烈的地磁扰动,其名称源于首次发现该现象的法国火山沉积层。在更新世末期,地球磁极并未像往常每数十万年发生一次那样完全反转,而是在数千英里范围内不规则移动,同时磁场强度骤降至现代水平的10%以下。
正常情况下,地磁场呈稳定偶极子形态,犹如条形磁铁。但在拉尚漂移期间,磁场破裂为多个散布全球的弱极。这种分裂削弱了磁层(地球天然的防护盾),使其无法有效阻挡太阳风和高强度紫外线辐射抵达地表。
模型显示,磁层失效会引发多种近地效应:如今仅限于极区的极光可能蔓延至赤道附近,地表接受的太阳辐射强度远超当代水平。
因此,四万一千年前的天空既绚烂又危险。认识到这一点,我们作为地球物理学家开始思考:这种环境如何影响当时的人类群体?
从考古学视角看,答案显而易见:人类确实受到了影响。
古人类对太空天气的应对
对当时人类而言,极光是最显著可见的现象,可能引发敬畏、恐惧、仪式行为等难以追溯的反应。考古记录很少直接保存这类情感或认知反应的证据。
但紫外线增强带来的生理影响更易评估。磁场减弱导致更多有害辐射抵达地表,增加了晒伤、视力损伤、先天缺陷等健康风险。作为应对,古人类可能采取实用措施:更多穴居生活、制作更合身的遮盖衣物、或将赭石矿物颜料作为"防晒霜"涂抹皮肤。我们在论文中指出,在拉尚漂移影响显著且持久的欧洲部分地区,这些行为的出现频率确实有所增加。
当时尼安德特人与智人共同生活在欧洲(尽管活动范围仅部分重叠)。考古发现表明,这些群体对环境压力的响应方式不同:有些更依赖居所或物质文化作为防护形式。
需要强调的是,本研究并非宣称太空天气单独驱动了这些行为改变,也未将拉尚事件归为尼安德特人灭绝的原因(这是常见误解)。它可能是众多因素之一 —— 一种无形却影响深远的力量,塑造着人类的适应与创新。
跨越学科的合作
跨学科合作最初令人畏惧,但最终被证明价值非凡。考古学家擅长重建气候等不可见现象:虽然无法直接测量古代温度或降水,但通过特定方法能解读其遗留痕迹。然而即使长期研究气候对古代行为技术影响的考古学家,也未必考虑过地磁场与太空天气效应 —— 这些同样不可见却影响巨大的力量,需通过间接证据与模型来理解。考古学家可将太空天气视为地球环境史与未来预测的重要组成。
同理,通常处理大型数据集与模型的地球物理学家,或未充分关注太空天气的实际影响。考古学为这门科学增添了人文维度:它提醒我们,太空天气的影响不止于电离层,更会渗透至地面人类的生存经验,影响其适应、创造与存续的方式。
拉尚漂移并非偶发事件。类似地磁扰动曾多次发生,未来必将重现。理解古人类的应对方式,能为未来类似事件的影响提供洞察,甚至助我们未雨绸缪。这次非常规合作向我们证明:当跨越学科界限时,认知边界将如何拓展,视角将如何革新。宇宙虽浩瀚,却将我们紧密相连。有时,构建天地之桥恰恰始于最微小的存在 —— 一块赭石,一件大衣,甚至一抹防晒膏。
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