滄海桑田尋常事,考古發現人類四萬年前已登上“世界屋脊”_風聞
直心少年-岁月静好,不过是有人替我们在负重前行!2018-12-03 10:46
近日,一則考古消息刷了屏,也引發了激烈的爭論。
11月30日,《科學》雜誌在線發表中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的一篇研究論文,公佈了在海拔4600米的藏北羌塘高原上發現一處具有原生地層的舊石器時代遺址——尼阿底(Nwya Devu)。該發現將人類首次登上青藏高原的歷史推到4萬年前。

尼阿底遺址位置
尼阿底遺址位於海拔4600米的青藏高原腹地的藏北羌塘高原那曲申扎縣以北,西藏最大的湖泊色林錯附近,是目前世界上史前人類在高海拔地區生活的最高記錄。這一發現刷新了人們對青藏高原歷史的認識。
而網友們最大的質疑,也事出有因:****海拔4000米基本是現代人類聚落的高度限制,生產力極端低下,抗禦能力更差的古人類,怎麼可能跑到4600米處生存呢?

出土的石葉石核

尼阿底石器組合
但是,挖掘出來的大量尖鋭石器,產品規範、精緻、鋒利,證據清晰、堅實,地層依據、年代明確,無可否認。

還有的網友説,4萬年前青藏高原沒那麼高,也就2、3000米吧!所以有可能!——但這是不對的,青藏高原測得的近世平均隆升速度為每年0.6釐米,每1萬年60米,4萬年也就240米。
所以,4萬年前,這個遺址海拔高度也在4350米以上,跟今天差不了多少。
那麼,真的是史前人類適應高海拔極端環境能力無與倫比麼?也不是。如果沒有相應的動植物,光有人行,長期生存也不成啊。
這個問題就不是考古人員自己本專業能回答得了的(事實上考古隊也沒有給出直接解釋),這就需要地質學家、古氣候學家、古植物學家來回答。


科學家在進行田野調查與考古發掘
早在20年前,中國的古氣候研究人員就發現,4萬年青藏高原的狀況與今天截然不同。只是作為專業科學研究,公眾從未了解到過(甚至很可能其他領域的科學家怕也多不瞭解)。

青藏高原是我國最大的湖泊分佈區, 湖泊演化是高原環境演化的重要組成部分。

施雅風院士
施雅風先生(1919-2011年),是我國傑出的地理學家、冰川學家,中國科學院院士,中國現代冰川凍土、寒區旱區科學的開拓者和奠基人,也是中國現代地理學的先驅之一、中國氣候變化研究的倡導者和實踐者。
以施雅風院士為首的地理地質工作者發現,青藏高原的湖岸高處,由殘留的礫石、蝕崖坎構成的古湖岸線分佈明顯、廣泛。而且最高的古湖岸線,比現代湖面普遍高出3、40米。最高的有高出160、甚至200米的(現今乾旱的西北部阿里地區)。

由此確定的古湖泊面積,一般比現代湖泊面積大幾倍,最大可接近14倍。也就是説,相對於當年的廣闊面積,今天的這個湖泊幾乎算是乾涸了——這就是有名的柴達木盆地、察爾汗鹽湖。

察爾汗鹽湖,中國的“天空之鏡”
最著名的、體量龐大的青海湖,古代湖泊面積也是如今的1.7倍,古湖面海拔比今天高140米。這個“高湖面事件”也引發了古氣候學家的關注。


而根據地質沉積測年數據分析,這個大湖期的出現年代大致相近, 在 4萬年前至 3萬年前居多。由此,科研工作者命名了一個“青藏高原大湖期”。

李炳元:青藏高原大湖期 地理學報2000.3
青藏高原大湖期的普遍存在, 表明作為末次冰期間冰段,這時的青藏高原水份豐富,氣候普遍濕潤。降水量比現代高出40%乃至一倍以上。
而沉積物中的孢粉記錄和冰芯記錄還揭示,當時氣候不僅濕潤,而且温度也較現在高,高出現代 4℃!
當時青藏高原已經接近現代高度,也就比現代低200米左右,短時期內如此大的氣候變化不可能與高原隆升有關係。
根據研究,是這一時期太陽入射輻射大幅增加,尤其在北半球中低緯度地帶,地球進入暖期。這不僅提升了高原的温度,還增強了印度洋夏季風的強度。
熱帶洋麪的旺盛蒸發,助長了西南季風吹越過喜馬拉雅山,攜帶豐富水汽,輸送到青藏高原。
這一時期,青藏高原温暖濕潤。根據降水量-蒸發量的平衡重建計算**,青海湖流域降水量比今天高70%,大部分地區達到2倍,阿里地區更是達到4倍、5倍**。

很多現代分離的湖泊,當時形成了統一的大湖,就連雲南滇池的面積也是現代的3倍。至於中國中東部,那時候基本就是個熱帶雨林,太湖及以東都是海灣。
根據古孢粉資料,針葉林帶向西北延伸到高原中部,也就是今天的青藏線附近。高原的東部、南部更是針葉闊葉混交林帶。西北部則為草原-荒漠草原區。
柴達木盆地內發育了草原草甸植被,而非現代的荒漠植被,周圍山地發育有森林。而青海湖四周的高山上,那都是鬱鬱葱葱的森林景觀!
因此,海拔降低為4400米,然後温度再比當今高 4℃,相當於海拔再下降600~800米,等同拉薩的海拔高度;然後又因為降水量高一倍以上,地處草原,原始人類是可以存活的。

剖面和測年序列
事實上,尼阿底遺址古人類生存的年代也被測定為4—3萬年前。
大家自然關心,後來呢?
很不幸,隨着地球進入末次冰期盛冰期段(人類史前最後一次冰期),從2.8萬年前之後,直到近1.5萬年前,青藏高原隨着整個地球出現了嚴重的降温,平均温度比現代低 7℃,更比“大湖期”低了 11℃。至於降水量,也只有現代的一半。
這一時期,高原冰川面積是現代的7.5倍。河湟谷地的西寧市一帶已在凍土下界之上。青藏高原進入了完全不適合人類生存的時期。
至於很多人想知道的,這個遺址的古人類究竟是藏族還是漢族的祖先。根據其他遺址的發展基本可以肯定,這些最早登上世界屋脊的古人類,都被惡劣的氣候滅絕了。
直到1.4萬年前,在青藏高原邊緣地區,才重新出現較小的人類遺址。
而在1.4萬年前到距今4000年前,隨着温度提升,青藏高原又出現了一次暖濕期,只是強度不如3萬年前。

侯光良等:青藏高原末次冰消期-全新世中期人類擴張的時空模擬 第四紀研究 2017.4
這次鼎盛期(全新世大暖期)出現在7000年前,比現代高 2.6℃,青海湖面積是現在的1.5倍。整個高原東緣區呈現出勃勃生機,青海湖區呈現為疏林草原。
人類活動迅速擴張至海拔4000米以上的高原腹地,其中許多區域現今為無人區,都發現了石器遺址。
而根據分子遺傳學的證據,這一批遷入高原的古人類,才是現代藏族的先祖。
與此同時,在地球其他地方,人類趁着這個温暖期,才馴化了植物,出現了文明。
近4000年來,氣温有所降低,形成了我們今天所見的青藏高原高寒乾旱的氣候、稀疏脆弱的荒漠草原植被。藏族先祖重新定居到海拔 3000米以上地區。
地球出現如此重大氣候變化的原因是什麼?



地球系統是一個十分複雜的耦合系統

太陽黑子變化週期圖
很多研究表明太陽活動的準週期變化與氣候振動有密切關係,而太陽活動對於氣候變化的影響在百年尺度上比較顯著。其中太陽黑子出現的長短不同準週期變化,最著名的就是11年的基本週期(這是平均值實際是7.3-16.1年之間變化,兩個太陽黑子數最低值之間為一個週期)和22年的海耳週期。1755年被定為第一個海耳週期起始年。長江、多瑙河、萊茵河、密西西比河的洪水記錄都證明存在11、23、33年的週期變化(都基本圍繞11年這個基本週期)。11年活動的最強年和最弱年都比較冷,呈現明顯的雙峯波動。22年的海爾週期被很多研究證明與大氣環流、氣温和入梅早晚均有關係。


而日月交食的約18週年**沙羅週期與月球圍繞地球公轉導致地球在公轉軌道上左右搖擺形成的18.6**年週期的章動也和地球小尺度氣候變化有着一定關聯。公元前2570年被定為第一個沙羅週期起始年(紀念古巴比倫人發現沙羅週期)。




米蘭科維奇週期氣候變化圖
另外,地球運動軌道變化(偏心率、地軸傾斜率和歲差變化)對氣候的中長尺度變化影響很大。因為到達大氣層頂部的太陽輻射,不僅和太陽輸出的輻射強度有關,還和地球相對於太陽的位置和軌道有關。在軌道和亞軌道尺度下,地球軌道變化帶來的太陽輻射變化在影響氣候變化自然因素中占主導地位(Wanner et al.,2011)。
這三個主要軌道參數是:
1. 偏心率(地球圍繞太陽的軌道有多圓):以大約100000年一個週期發生變化。
2. 地軸傾斜率(黃赤交角,地球赤道平面相對於其軌道的傾斜程度):以大約40000年一個週期發生變化。
3. 歲差(同一季節太陽和地球之間距離的變化):以大約20000年一個週期發生變化,在赤道附近尤為重要。
三個不同週期會導致一些難以預測的相互作用,我們所知道的冰河時期通常可以追溯到這些因素。100000年的週期是最重要的一個週期,同時也與40000年和20000年的週期之間的相互作用相吻合——基本上所有的因素都在“合作”發揮作用。


劉東生等:陝西洛川的黃土與深海沉積物的對比,《科學通報》1981年19期
米蘭科維奇理論計算的冰蓋消長週期包括40萬年和10萬年的地球軌道週期,4萬年的地軸傾角變化週期以及2萬年的地球進動(歲差)週期。其中10萬年週期在我國黃土沉積物中有顯著的反映,據此一些學者提出了“全球冰量控制驅動模式”。這一因素的主導理論為米蘭科維奇假説。

施雅風等 青藏高原末次冰期最盛時的冰川與環境 冰川凍土 1997.2

全新世氣温變化圖Holocene climatic optimum
由於歲差的影響,在日、月的引力作用下,地球自轉軸的空間指向並不固定,呈現為繞一條軸線緩慢而連續地運動,大約25800年旋轉一週。
這就使得地球接收到的太陽輻射量,有一個2.5萬年左右的變動週期。這導致地球温度波動量達10~12℃。
冰芯信息的記錄温度也正是如此:距今4000~1.5萬年前暖,1.5~2.8萬年前冷,2.8~4萬年前暖,大約1.2萬年為半個冷暖週期。




過去2000年地球超級火山噴發事件及對氣候的影響
另外,強烈的火山噴發釋放出大量的火山灰進入平流層,對太陽輻射起有效削弱(陽傘效應:火山噴發出來的火山灰,將上升至大氣較穩定層面平流層後,滯留其中很長時間並隨大氣運動飄移至很遠的地方;其所到之處就像“棉被”一樣阻擋部分太陽輻射到達地面,科學界稱其為“陽傘效應)從而導致地球表面的降温。大規模火山噴發的時期,排放入火山灰可能引起氣候向寒冷轉變。很多研究表明火山活動與人類社會的重要事件以及氣候變化有關,一些科學家認為火山噴發導致的氣候變冷是人口聚集瘟疫爆發、王朝更替、人口遷徙的重要原因。



湯懋蒼等:本世紀西北氣候可能轉型的依據和原因分析,冰川凍土2004.1


當然還有其他天文週期影響的疊加,其中的“500年冷暖週期”或印證了孟子“五百年必有聖人出”假説的物質基礎

温室氣體與氣温及其他指標比較圖(Blunier and Brook)
而且,温室氣體——CH4、CO2、NO2和HO2的含量升高,形成類似温室的保温作用(反射地面長波輻射),其含量變化與氣候冰期-間冰期變換呈現同步性。

40萬年以來二氧化碳濃度與温度變化曲線
根據荷蘭瓦赫寧根大學的埃格伯特·範·內斯(Egbert van Nes)領導的一支國際研究團隊利用了喬治·蘇吉哈拉(George Sugihara)發明的複雜系統因果關係探測法進行的一項數學分析,顯示從過去40萬年的角度來看,現在大氣中的二氧化碳濃度超過了在此期間的任何時候。
這種統計方法“使我們可以避開傳統的挑戰,不必揭開多元時間序列的因果關係。據此,我們直接根據冰核數據證明,在冰川期-間冰期,氣候變化主要由地球系統內部機制推動,包括氣温變化對温室氣體濃度的顯著正反饋效應。”也即這一模型顯示已知的温室氣體物質幫助推動了正反饋循環,導致全球氣温上升。


辛立國等:中國東海2萬年來海平面變化分析,中國海洋大學學報2006






然而其它研究全新世以來中國海平面變化週期及尼羅河三角洲海平面變動結果顯示,5000-6000年前的海平面和氣温要高於現在。也就是説,目前過高的二氧化碳濃度並沒有使全球氣温和海平面高度達到40萬年以來最高值,温室效應無法解釋這一現象。
因此,二氧化碳濃度上升與氣温上升不成比例,二氧化碳濃度上升並非全球變暖的唯一因素,更不是決定因素。
況且,本來地球現在其實正處於太陽輻射週期的冷期,甚至還遠未達到最低點(還要持續8000年)。但現代人類活動的影響,或許有可能會改變或者減緩這一基本特徵。
然而,所謂人類導致的氣候變化,對於地球可能真算不了什麼……
部分內容來源:唐駁虎