防晒物、衣物和洞穴或曾帮助智人在4.1万年前存活（注：严格遵循指令要求- 保留科学数据："41,000 years ago"译为"4.1万年前"符合中文科技文献

根据发表在《科学进展》（Science Advances）上、由密歇根工程学院和密歇根大学人类学系研究人员领导的研究，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。另一方面，尼安德特人似乎缺乏这些技术，并在大约 40,000 年前消失。

研究小组发现，当地磁场的两极开始翻转位置时，北极在欧洲上空游移，这是地球地质历史上已经发生约 180 次的自然过程。虽然当时磁极反转没有完成，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。

大约在同一时间，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。这些行为可能促成了他们在尼安德特人数量减少期间向整个欧洲和亚洲的扩散。

“在这项研究中，我们综合了所有磁场可能未连接的区域，这些区域允许宇宙辐射或来自太阳的任何种类的高能粒子一直渗透到地面，”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 说。

“我们发现，其中许多区域实际上与 41,000 年前早期人类活动非常吻合，特别是洞穴使用的增加和史前防晒品使用的增加。”

游移的磁极

地球磁场由其自转产生，进而由地核的自转产生。由熔融铁组成的地核产生环绕地球的电流光环。这个光环有助于保护地球免受宇宙辐射——这种辐射会削弱地球的臭氧层并让更多的紫外线进入。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（Space Weather Modeling Framework）——一个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——来建模这种相互作用，以研究太阳、日光层和行星空间环境，包括地球的空间环境。

太阳持续向地球抛射炽热的气体和带电粒子，由于其极高的温度，它们表现为一个等离子体系统。Mukhopadhyay 开发了一个模型，预测这个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。

这个磁场具有南北方向：北极和南极。磁场的定向是为什么通常只在磁场最强的北极和南极才能看到极光的原因。但在历史的长河中，这些磁极偶尔会偏离其传统的地理位置。这些被称为“地磁漂移”，Mukhopadhyay 说。最近的一次事件被称为拉尚漂移（Laschamps excursion），发生在大约 41,000 年前。

Mukhopadhyay 与德国 GFZ 德国地球科学研究中心（GFZ Helmholtz Centre for Geosciences）的研究员 Sanja Panovska 合作，创建了地球空间系统的三维重建。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样子的模型。由此产生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，地球磁场的大小减弱到了当前强度的约 10%。这使得地球的磁极下陷到赤道附近，其磁力线向外扩张。这也使得极光在整个欧洲甚至北非都可以看到。

研究人员随后将他们的地球空间系统三维图覆盖到世界地图上，发现拉尚漂移发生的时间段——大约从距今 41,000 年持续到 39,000 年（BP）——与当时生活在地球上的不同人类群体发生变迁的时期相吻合。

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——通常被称为解剖学意义上的现代人——大约在 56,000 年前抵达欧洲。到了大约 40,000 年前，尼安德特人在欧洲不再被确认为一个物种。

“数十年来，一个主要的人类学问题是：尼安德特人和解剖学意义上的现代人这两个物种之间的一些差异，哪些可能导致了尼安德特人的消失，”Garvey 说。

她说，衣物可能是一个促成因素。在与解剖学意义上的现代人相关的考古遗址中，发现了制作合身衣物的技术手段，但在尼安德特人遗址中未必如此。

然而，在与解剖学意义上的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刀，还发现了针和锥子——与缝纫相关的物品。根据 Garvey 的说法，合身的衣物有双重好处：它明显更保暖，而增加的保暖性意味着人们可以为了寻找食物而远离他们的火塘和住所。

她说，合身的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升高），“因此，拥有抵御太阳辐射的能力，也会给任何拥有它的人带来显著优势，”Garvey 说。

智人可能还增加了他们对赭石的使用。赭石是一种由氧化铁、粘土和二氧化硅组成的天然颜料，很久以来就被多种人属物种使用。人们用它来绘制物品、洞穴墙壁，甚至装饰自己的身体。

“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，并且也有人种志记载的族群主要将其用于此目的，”Garvey 说。“（在拉尚漂移期间）其产量的增加及其主要与解剖学意义上的现代人的关联，也暗示人们同样将其用于此目的。”

在（太阳）风中保持审慎

研究人员谨慎地强调，他们的发现并非结论性的。然而，这是审视已有数据的一种新方式。

“我认为重要的是要指出这些发现是相关性研究，并且（我们的研究）可以说是一种元分析，”Garvey 说。“但我认为，在拉尚漂移事件的背景下，这是对这些数据的一个新视角。”

Mukhopadhyay 说，除了审视过去的地磁漂移可能如何影响远古人类外，这个三维模型还为人们提供了一种方法来预测未来的漂移可能如何影响我们。

“如果今天发生这样的事件，我们将在多个不同的领域看到完全性的中断，”他说。“我们的通信卫星将无法工作。我们在地面上的许多电信阵列将受到最微小的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大的角色。”

Mukhopadhyay 还指出，他们的工作也突显了人类仍然能够在一个大气层与当今地球大不相同的地球上生存，这对于在地球以外的行星上寻找生命具有启示意义。

“很多人说没有强大的磁场，行星就无法维持生命，”他说。“回顾史前地球，特别是像这样的事件，有助于我们从非常不同的角度研究系外行星物理学。生命在那时确实存在。但它与今天有点不同。”

研究的共同作者还包括密歇根工程学院的 Michael Liemohn、Daniel Welling 和 Austin Brenner，密歇根工程学院和芬兰气象研究所的 Natalia Ganjushkina，奥卢大学（University of Oulu）的 Ilya Usoskin，以及谢菲尔德大学（University of Sheffield）的 Mikhail Balikhin。