科学探索|明确的证据将天文驱动的气候变化与人类进化联系起来明确的证据将天文驱动的气候

一个国际科学家团队在《自然》杂志上发表的一项研究为天文驱动的气候变化和人类进化之间的联系提供了明确的证据。通过将年代久远的化石遗迹和考古文物的最广泛的数据库与模拟过去200万年地球气候历史的前所未有的新的超级计算机模型相结合，这个由气候建模、人类学和生态学专家组成的团队能够确定古人类可能生活在哪些环境条件下。

文章图片

长期以来，人们一直怀疑气候变化对人类进化的影响，但由于人类化石地点附近的气候记录很少，因此很难证明。为了绕过这个问题，研究小组根据考古记录，调查了他们的计算机模拟中的气候在人类生活的时间和地点是什么样的。由此，研究小组在模型中寻找这些条件出现的所有地点和时间，创建了潜在人类栖息地的时间演化图。
该研究的主要作者、韩国釜山大学IBS气候物理中心（ICCP）主任Axel Timmermann说：“即使不同的古人类群体喜欢不同的气候环境，他们的栖息地都对地轴摆动、倾斜和轨道偏心的天文变化引起的气候变化做出了反应，时间尺度从21到40万年不等。”

文章图片

为了测试气候和人类栖息地之间联系的稳健性，科学家们重复了他们的分析，但将化石的年龄像一副扑克牌一样进行了“洗牌” 。如果过去气候变量的演变不影响人类生活的地点和时间，那么两种方法都会得出相同的栖息地。然而，研究人员发现，在使用“洗牌”和现实的化石年龄时，三个最近的人类群体（智人、尼安德特人和海德堡智人）的栖息地模式有明显的差异。Timmermann教授说：“这一结果意味着，至少在过去的50年里，过去气候变化的真实序列，包括冰川周期，在决定不同人类群体的生活地点和他们的遗骸被发现的地方起到了核心作用。”
“我们着手解决的下一个问题是，不同人类物种的栖息地是否在空间和时间上有重叠。过去的接触区提供了关于潜在物种演替和混杂的关键信息，”来自意大利那不勒斯费德里科二世大学的Pasquale Raia教授说，他和他的研究团队一起编制了本研究中使用的人类化石和考古文物的数据集。从接触区的分析中，研究人员随后得出了一个人类家谱，根据该家谱，尼安德特人和可能的丹尼索瓦人来自约50万-40万年前的海德堡智人的欧亚支系，而智人的根源可以追溯到30万年前晚期海德堡智人的南部非洲种群。

文章图片

该研究的合著者、IBS气候物理中心的博士后研究员阮娇阳（音译）博士说：“我们基于气候的人种重建与最近从遗传数据或人类化石的形态差异分析中获得的估计相当相似，这增加了我们对结果的信心。”
这项新研究是通过使用韩国最快的超级计算机之一Aleph而实现的。位于大田的基础科学研究所总部，Aleph不间断地运行了6个多月，完成了迄今为止最长的综合气候模型模拟。“该模型产生了500 TB的数据，足以装满几百个硬盘，”进行实验的IBS气候物理中心的研究员Kyung-Sook Yun博士说。Kyung-Sook博士补充说：“这是第一次用最先进的气候模型进行连续模拟，涵盖了过去200万年的地球环境历史，代表了对冰层消长的气候反应，过去温室气体浓度的变化，以及100万年前左右冰川周期频率的明显转变。”
“到目前为止，古人类学界还没有充分利用这种连续的古气候模型模拟的潜力。”来自瑞士苏黎世大学的Christoph Zollikofer教授和该研究的共同作者说：“我们的研究清楚地说明了经过验证的气候模型对于解决我们人类起源的基本问题的价值。”