防晒措施、衣物和洞穴可能帮助智人在41,000年前得以存活

这些技术本可以保护生活在欧洲的智人免受有害太阳辐射的伤害。然而，根据发表在《科学进展》杂志上、由密歇根大学工程学院和人类学系研究人员领导的研究，尼安德特人似乎缺乏这些技术，并在约4万年前消失。

研究团队发现，当地磁场两极开始翻转位置时（这是地球地质历史上发生过约180次的自然过程），北极漂移到了欧洲上空。虽然当时磁极反转并未完成，但磁场减弱导致极光在全球大部分地区出现，并允许更多有害的紫外线从太空进入。

大约在同一时期，智人似乎开始更频繁地制作合身的衣物并使用赭石——一种涂抹在皮肤上具有防晒特性的矿物。在尼安德特人数量减少的时期，这些行为可能有助于智人在欧亚大陆的扩散。

"在研究中，我们整合了所有磁场可能失效的区域，这些区域允许宇宙辐射或任何来自太阳的高能粒子一直渗入地面，"主要作者、密歇根大学气候与空间科学与工程研究助理Agnit Mukhopadhyay表示。

"我们发现，其中许多区域实际上与4.1万年前的早期人类活动高度吻合，特别是洞穴使用量的增加和史前防晒霜使用量的增加。"

漂移的磁极

地球磁场由其自转产生，进而由其核心的旋转产生。由熔融铁构成的地核产生电流，这些电流延伸形成一个环绕地球的晕轮。这个晕轮有助于保护地球免受宇宙辐射——宇宙辐射会削弱地球臭氧层并让更多紫外线进入。这些粒子与地球磁场的相互作用也会产生极光。

Mukhopadhyay开始使用空间天气建模框架（一种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）建立这种相互作用的模型，以研究太阳、日光层和行星空间环境，包括地球的环境。

太阳持续向地球抛射炽热气体和带电粒子，由于温度极高，这些物质表现为等离子体系统。Mukhopadhyay开发了一个模型来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。

该磁场具有南北方向：北极和南极。磁场的方向解释了为何通常只在磁场最强的南北两极看到极光。但在历史上，这些磁极偶尔会偏离其传统的地理位置。Mukhopadhyay称这种现象为"地磁漂移"。最近一次事件被称为拉尚漂移，发生在大约4.1万年前。

Mukhopadhyay与德国GFZ亥姆霍兹地球科学研究中心的研究员Sanja Panovska合作，创建了地球空间系统的三维重建模型。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全球地磁场的模型、一个模拟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透地球地磁场的位置。

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%。这使得地球磁极下垂至赤道附近，磁场线得以扩张。这也可能导致整个欧洲乃至北非地区都能看到极光。

随后，研究人员将地球空间系统的三维地图叠加在世界地图上，发现拉尚漂移时期（从大约4.1万年前持续到3.9万年前）与当时地球上生活的人类群体发生变化的时期相吻合。

宇宙射线、辐射与生存

密歇根大学人类学副教授Raven Garvey表示，尼安德特人和智人曾在欧洲共存，智人（通常称为解剖学意义上的现代人）大约在5.6万年前抵达欧洲。而到了约4万年前，尼安德特人在欧洲不再被视为一个物种。

"几十年来，这些物种之间——尼安德特人与解剖学意义上的现代人之间——究竟存在哪些差异导致了尼安德特人的消失，一直是人类学的一个重大问题，"Garvey说。

她表示，衣物可能是一个促成因素。在与解剖学现代人相关的考古遗址中发现了制造合身衣物的技术手段，但在尼安德特人遗址中未必存在。

然而，在与解剖学现代人相关的遗址中，考古学家不仅发现了用于加工兽皮的刮削器，还发现了与缝纫相关的针和锥子。据Garvey介绍，合身衣物具有双重好处：保暖性显著提高，增加的保暖性意味着人们可以离开火炉和住所去更远的地方寻找食物。

她补充说，合身衣物可能还提供了另一个意想不到的好处——防晒保护。

太阳辐射有多种有害影响，包括眼部病变和叶酸损耗（可导致出生缺陷和婴儿死亡率上升），"因此，具备防太阳辐射能力将为拥有它的任何人群带来显著优势，"Garvey说。

智人可能还增加了赭石的使用。赭石是一种由氧化铁、粘土和二氧化硅组成的天然颜料，已被多种古人类长期使用。人们用它来绘制物品、洞穴墙壁，甚至装饰身体。

"已有一些实验测试表明它具有类似防晒霜的特性。它是一种相当有效的防晒霜，并且也有一些民族志记载的人群主要为此目的使用它，"Garvey说。"（拉尚漂移时期）其产量的增加以及与解剖学现代人的主要关联，也暗示人们可能同样为此目的使用它。"

在（太阳）风中保持谨慎

研究人员谨慎强调，他们的发现并非结论性的。然而，这为审视现有数据提供了一种新视角。

"我认为重要的是要注意这些发现是相关性研究，可以说是荟萃分析，"Garvey说。"但我认为这是结合拉尚漂移事件对这些数据提出的新视角。"

除了研究以往地磁漂移如何影响远古人类外，Mukhopadhyay表示，该三维模型还为人们提供了一种预测未来地磁漂移可能影响的方式。

"如果今天发生这样的事件，我们将在多个不同领域遭遇全面停电，"他说。"我们的通信卫星将失效。地面上许多电信阵列将受到最小空间天气事件的严重影响，更不用说对人类的影响——这也将在我们的日常生活中扮演相当重要的角色。"

Mukhopadhyay还指出，他们的工作也突显了人类曾在一个大气环境与当今截然不同的星球上生存的事实，这对寻找地球外生命具有启示意义。

"许多人认为没有强大磁场的行星无法维持生命，"他说。"观察史前地球，尤其是此类事件，有助于我们从非常不同的角度研究系外行星物理学。生命确实在那个时候存在过。只是与今天略有不同。"

研究的共同作者还包括密歇根大学工程学院的Michael Liemohn、Daniel Welling和Austin Brenner，密歇根大学工程学院与芬兰气象研究所的Natalia Ganjushkina，奥卢大学的Ilya Usoskin，以及谢菲尔德大学的Mikhail Balikhin。