對石灰巖洞穴沉積物的同位素分析表明，過去八百萬年來，撒哈拉-阿拉伯沙漠經歷了多次潮濕時期。撒哈拉-阿拉伯沙漠是世界上最大的生物地理屏障之一，嚴重限制了非洲和歐亞大陸之間動物的遷徙。它至少存在了1100萬年，對依賴水生哺乳動物（包括早期人類祖先）的遷徙構成了重大挑戰。那么，這些物種是如何穿越如此干旱荒涼的地區的呢？

洞穴堆積物，又稱滴石，是極佳的氣候檔案，因為洞穴堆積物中碳酸鈣的化學成分會隨著洞穴上方的氣候條件而變化。圖片顯示的是沙特阿拉伯北部的一個洞穴。圖片來源：馬克斯·普朗克化學研究所 Hubert Vonhof

《自然》雜志發表的一項新研究表明，阿拉伯半島在過去八百萬年中經歷了多次降雨量增加的時期。在這些較為濕潤的時期，該地區很可能被植被覆蓋，為遷徙創造了更適宜的條件。研究人員表示，這些濕潤期是由來自南方的季風系統增強所驅動的，這種天氣模式隨著時間的推移逐漸減弱。

該研究結果由美因茨馬克斯·普朗克化學研究所領導的國際團隊與沙特遺產委員會和沙特文化部合作完成。美因茨約翰內斯·古騰堡大學和法蘭克福歌德大學的研究人員也參與了這項研究。

通過對沙特阿拉伯七個洞穴中鐘乳石和石筍（洞穴堆積物）的同位素分析，研究團隊發現，過去曾有多個時期，阿拉伯地區的氣候反復出現比現在濕潤得多的時期。這些濕潤時期可能持續了數千年，并將阿拉伯地區的地貌從干旱的沙漠轉變為適宜居住的景觀。

短暫的濕潤時期有利于非洲和歐亞大陸之間的哺乳動物交流

美因茨馬克斯·普朗克研究所的研究組組長、新研究的合著者休伯特·馮霍夫表示：“阿拉伯半島反復出現的濕潤氣候不僅具有氣候學意義。隨著過去八百萬年撒哈拉-阿拉伯沙漠的干旱化加劇，這些短暫的濕潤氣候對于非洲和歐亞大陸之間哺乳動物的交流，甚至可能包括我們人類祖先的遷徙，都變得愈發重要。”

沙特遺產委員會首席考古學家費薩爾·吉布林表示：“阿拉伯地區在非洲-歐亞大陸的遷徙中一直被忽視，但像我們這樣的研究越來越多地揭示了它在哺乳動物和人類遷徙中的中心地位。”

“盡管化石發現已經清楚地表明，像鱷魚和河馬這樣依賴水的動物過去曾在阿拉伯半島生活，但直到現在才獲得沙特阿拉伯更長時間的古氣候記錄，例如洞穴沉積物。我們得以比以往任何時候都更全面地研究阿拉伯半島的水文氣候，并發現在過去的八百萬年里，季風降雨向南移動，導致雨季降雨量逐漸減少。總體而言，阿拉伯半島變得越來越干旱，”莫妮卡·馬爾科夫斯卡說道。

該論文的第一作者曾是馬克斯·普朗克化學研究所的博士后，現在是英國諾森比亞大學皇家學會的高級研究員。這位地球化學家認為，阿拉伯半島季風降雨的減少最終是由于北半球氣候變冷，導致季風雨帶向南移動。

背景：洞穴沉積物記錄了過去的溫度和降水

石灰巖洞穴是極佳的氣候檔案館，因為洞穴沉積物中碳酸鈣的化學成分會隨著洞穴上方的氣候變化而變化。通過分析沉積物，研究人員可以直接根據洞穴沉積物形成時的溫度和降水模式來推斷過去的氣候。只有當足夠的雨水滲入土壤，溶解石灰巖中的碳酸鈣時，洞穴沉積物才會形成。這些雨水隨后流入下方的洞穴，碳酸鈣再次結晶，逐層沉積在洞穴的頂部或底部。

研究人員與美因茨約翰內斯·古騰堡大學和法蘭克福歌德大學的專家合作，通過放射性測年法成功測定了石灰巖的年齡。這項技術依賴于自然產生的鈾同位素的放射性衰變，這些鈾同位素被水帶入洞穴，隨后沉積在石灰巖中。通過識別原始同位素和衰變同位素，可以確定鈣化的年齡。

洞穴沉積物中微小的雨水包裹體使古氣候研究人員能夠確定降雨可能源自季風，特別是來自南方的季風。水中氧和氫的同位素組成揭示了其起源的地理區域。

編譯自/scitechdail