密歇根大学的一项新研究表明，得益于防晒霜、定制服装和洞穴避难等早期技术，古代智人可能在大约 41000 年前的太阳辐射高峰中幸存下来。这项研究由密歇根大学工程学院和密歇根大学人类学系的研究人员发表在《科学进展》杂志上，表明这些创新在地球磁场暂时减弱的严重环境压力时期帮助保护了欧洲智人。

在此期间，作为地磁偏移的一部分，磁北极在欧洲上空移动。地磁偏移是地球磁场自然但暂时的逆转，在地质历史上大约发生过180次。虽然磁极没有完全反转，但磁场的减弱使得更多的紫外线（UV）辐射到达地球表面，引发了广泛的极光，并增加了全球的太阳辐射。

相比之下，缺乏类似保护技术的尼安德特人，在大约4万年前，也就是这一事件后不久，就从化石记录中消失了。研究人员认为，这种技术差距可能是导致他们灭绝的原因之一。

大约在同一时期，智人似乎开始制作定制服装，并更频繁地使用赭石（一种涂抹在皮肤上具有防晒功效的矿物）。这些行为可能促使他们在尼安德特人数量下降的时期在欧洲和亚洲传播开来。

“在研究中，我们将所有磁场不会连接的区域结合在一起，让宇宙辐射或来自太阳的任何高能粒子渗透到地面，”该研究的主要作者、密歇根大学气候和空间科学与工程研究员阿格尼特·穆霍帕迪亚伊 (Agnit Mukhopadhyay) 说。

“我们发现，其中许多地区实际上与 41000 年前的早期人类活动非常接近，特别是洞穴使用量的增加以及史前防晒霜使用量的增加。”

地球磁场是由地球自转产生的，进而也由地核的自转所致。地核由熔融的铁构成，它产生的电流以晕的形式延伸至地球周围。晕有助于保护地球免受宇宙辐射——宇宙辐射会使地球臭氧层变薄，并导致更多紫外线进入地球。这些粒子与地球磁场的相互作用也导致了极光的形成。

Mukhopadhyay 开始使用空间天气建模框架构建这种相互作用的模型，该框架是由密歇根大学空间环境建模中心开发和维护的多功能数值工具，用于研究太阳、日球层和行星空间环境（包括地球）。

太阳不断地向地球抛射热气体和带电粒子，这些粒子由于极高的温度，形成了等离子体系统。穆霍帕迪亚伊开发了一个模型，预测该等离子体系统如何与地球磁场相互作用，最终驱动极光的形成。

这个磁场有南北方向：北极和南极。正是由于磁场的方向，我们通常只能在磁场最强的南北极看到极光。但纵观历史，这些极点偶尔会偏离其传统的地理位置。穆霍帕迪亚伊说，这被称为“地磁偏移”。最近一次事件被称为拉尚偏移，发生在大约4.1万年前。

穆霍帕迪亚与德国亥姆霍兹地球科学中心（GFZ Helmholtz Centre for Geosciences）的研究员桑娅·帕诺夫斯卡（Sanja Panovska）合作，对地球的地球空间系统进行了三维重建。为此，研究人员结合了三个独立的模型：一个重建拉尚漂移期间地磁场的全球模型，一个地球周围空间等离子体环境的模型，以及一个预测当时地球极光形态的模型。最终的三维模型显示了带电粒子能够穿过地球地磁场的位置。

研究人员发现，在拉尚漂移期间，地球磁场强度减弱至当前强度的约10%。这使得地球磁极在赤道附近下垂，磁力线也随之扩展。这也使得整个欧洲乃至北非都能看到极光。

研究人员随后将地球空间系统的 3D 地图放在世界各地，发现拉尚漂移的时间段（持续约 41000 至 39000 年前）与地球上人类群体的变化时期相吻合

密歇根大学人类学副教授雷文·加维（Raven Garvey）表示，尼安德特人与智人曾共存于欧洲，智人（通常被称为解剖学上的现代人）大约在5.6万年前抵达欧洲。大约4万年前，尼安德特人在欧洲不再被视为一个物种。

加维说：“这些物种之间，尼安德特人和解剖学上的现代人之间，存在哪些差异，可能导致这种消失，这是几十年来人类学界的一个主要问题。”

她说，服装可能是其中一个因素。在与解剖学意义上的现代人类（但不一定与尼安德特人有关）相关的考古遗址中，已经发现了生产贴身衣物的技术手段。

然而，在与现代人类相关的遗址中，考古学家不仅发现了用于制作兽皮的刮刀，还发现了针和锥子——这些与缝纫相关的物品。根据加维的说法，定制服装有双重好处：它明显更保暖，而额外的保暖意味着人们可以离炉灶和住所更远的地方寻找食物。

她说，定制服装还可以提供另一个意想不到的好处——防止阳光伤害。

太阳辐射有多种有害影响，包括眼部病变和叶酸缺乏（可能导致出生缺陷和婴儿死亡率增加），“因此，拥有防太阳辐射的保护措施也会给任何拥有它的人带来显著的优势，”加维说。

智人可能也更多地使用了赭石。赭石是一种天然色素，由氧化铁、粘土和二氧化硅组成，很早以前就被许多古人类物种使用。人们用它来绘制物体、洞穴墙壁，甚至装饰自己的身体。

“一些实验表明，它具有类似防晒霜的特性。它是一种非常有效的防晒霜，而且也有一些民族志学研究显示，它主要就是为了防晒而使用它，”加维说。“它的产量增加，以及它主要与解剖学意义上的现代人类（拉尚时期）的联系，也暗示着当时的人们也曾用它来防晒。”

研究人员谨慎地强调，他们的发现并非定论。然而，这为研究现有数据提供了一种新方法。

“我认为需要注意的是，这些发现是相关的，而且（我们的）研究可以说是荟萃分析，”加维说。“但我认为，鉴于拉尚漂移现象，这为这些数据提供了一个全新的视角。”

除了研究以前的偏移可能对人类产生怎样的影响之外，Mukhopadhyay 表示，3D 模型还为人们提供了一种预测未来偏移可能对我们产生怎样影响的方法。

“如果这样的事件今天发生，我们将看到多个不同区域完全瘫痪，”他说。“我们的通信卫星将无法工作。许多位于地面的电信阵列会受到哪怕是最轻微的太空天气事件的严重影响，更不用说对人类的影响了，这些影响也会对我们的日常生活产生相当大的影响。”

Mukhopadhyay 还指出，他们的研究也强调了人类仍然能够在大气层与我们今天截然不同的星球上生存，这对于在地球以外的行星上寻找生命具有重要意义。

“很多人说，如果没有强大的磁场，行星就无法维持生命，”他说。“观察史前地球，尤其是像这样的事件，有助于我们从一个非常不同的视角研究系外行星物理学。当时确实存在生命。但与今天略有不同。”

编译自/scitechdaily