Як одяг і охра допомогли Homo sapiens вижити?

Ми живемо в епоху зростаючої сонячної активності, наближаючись до піку 11-річного циклу нашої зірки у 2025 році. Потоки заряджених частинок від Сонця бомбардують магнітосферу Землі, викликаючи полярні сяйва та створюючи ризики для супутників і наземних електромереж. Однак історія нашої планети знає періоди значно драматичніших змін космічної погоди. Нове дослідження вчених з Мічиганського університету (США) та їхніх колег припускає, що близько 41 000 років тому, під час тимчасового ослаблення та «мандрівки» магнітних полюсів Землі, давні Homo sapiens могли отримати перевагу для виживання завдяки простим, але ефективним технологіям: використанню охри як сонцезахисного засобу, носінню припасованого одягу та активнішому використанню печер. Саме в цей період їхні еволюційні родичі, неандертальці, почали зникати з теренів Європи.

Дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, об'єднує дані палеомагнетизму, моделювання космічної погоди та археологічні знахідки, пропонуючи нову перспективу на ключовий етап людської історії. Команда виявила, що під час геомагнітної екскурсії Лашамп, приблизно 41 000 років тому, магнітне поле Землі значно ослабло, а його полюси тимчасово змістилися зі своїх звичних географічних позицій, причому північний магнітний полюс «мандрував» над Європою. Хоча повна інверсія (зміна місцями північного та південного магнітних полюсів) тоді не відбулася, тимчасове ослаблення «щита» планети мало серйозні наслідки. Магнітосфера стала менш ефективною у відхиленні космічних променів та заряджених частинок від Сонця. Це призвело до того, що полярні сяйва могли спостерігатися значно південніше, над більшою частиною земної кулі, а головне — до поверхні Землі почало проникати значно більше шкідливого ультрафіолетового (УФ) випромінювання з космосу.

Саме в цей період, як свідчать археологічні дані, Homo sapiens почали частіше використовувати охру — природний мінеральний пігмент, що має сонцезахисні властивості при нанесенні на шкіру, — а також виготовляти більш досконалий, припасований одяг. Здається, що неандертальці, які співіснували з сучасними людьми в Європі протягом тисячоліть, не мали таких розвинених технологій. Їхнє зникнення як окремого виду датується приблизно 40 000 років тому, що хронологічно збігається з наслідками події Лашамп.

«У дослідженні ми поєднали моделювання всіх регіонів, де магнітне поле було б „відкритим“, дозволяючи космічній радіації або будь-яким енергетичним частинкам від Сонця проникати аж до поверхні», — пояснює Агніт Мухопадхяй, провідний автор дослідження та науковий співробітник Мічиганського університету, що спеціалізується на кліматі та космічній інженерії. «Ми виявили, що багато з цих регіонів досить точно збігаються з місцями ранньої людської активності 41 000 років тому, зокрема зі збільшенням використання печер та доісторичного „сонцезахисного крему“ [охри]».

Магнітне поле Землі генерується обертанням планети та рухом розплавленого заліза в її ядрі. Ці електричні струми створюють невидимий щит — магнітосферу, яка захищає життя на поверхні від постійного потоку космічної радіації та сонячного вітру. Без цього захисту атмосфера, зокрема озоновий шар, була б значно тоншою, а рівень УФ-випромінювання — набагато вищим. Взаємодія заряджених частинок з магнітним полем також є причиною виникнення полярних сяйв, які зазвичай спостерігаються біля полюсів, де поле найсильніше.

Однак магнітне поле не є статичним. Протягом геологічної історії Землі (близько 180 разів) його полюси мінялися місцями. Короткочасніші періоди нестабільності, коли полюси значно зміщуються, але повного перевороту не відбувається, називаються геомагнітними екскурсіями. Подія Лашамп — найновіша з таких великих екскурсій.

Використовуючи потужний інструмент моделювання — Space Weather Modeling Framework, розроблений у Мічиганському університеті, — Мухопадхяй та його колеги, зокрема Санья Пановска з Гельмгольц-центру GFZ у Німеччині, створили детальну 3D-реконструкцію космічного середовища Землі під час екскурсії Лашамп. Модель об'єднала дані про стан геомагнітного поля того часу, взаємодію з космічною плазмою та прогнозований вигляд полярних сяйв. Результати показали, що під час піку події Лашамп напруженість магнітного поля Землі впала приблизно до 10% від сучасної сили. Магнітні полюси змістилися ближче до екватора, а силові лінії поля «розтягнулися». Це дозволило зарядженим частинкам проникати в атмосферу над набагато ширшими географічними областями, включаючи всю Європу та навіть північну Африку.

Коли дослідники наклали цю 3D-карту космічного середовища на карту археологічних знахідок, вони побачили цікавий збіг: період екскурсії Лашамп (приблизно від 41 000 до 39 000 років тому) збігся з важливими змінами в поведінці та долі людських популяцій.

Homo sapiens, яких часто називають анатомічно сучасними людьми, прибули до Європи приблизно 56 000 років тому і співіснували там з неандертальцями. Однак до 40 000 років тому неандертальці зникають з археологічних записів. «Чим саме відрізнялися ці види, що могло призвести до зникнення неандертальців, — це одне з головних питань антропології протягом десятиліть», — каже Рейвен Гарві, доцент антропології Мічиганського університету та співавтор дослідження.

Одним із факторів міг бути одяг. Археологи знаходять свідчення виготовлення припасованого одягу (голки, шила для проколювання шкіри) на стоянках анатомічно сучасних людей того періоду, але подібні знахідки значно рідші або відсутні на стоянках неандертальців. За словами Гарві, припасований одяг мав подвійну перевагу: він був значно теплішим, що дозволяло людям відходити далі від вогнищ та жител у пошуках їжі, а також міг надавати неочікуваний додатковий захист від сонячного випромінювання.

«Існує багато згубних наслідків сонячної радіації, включаючи захворювання очей та руйнування фолієвої кислоти (що може призводити до вроджених вад розвитку та підвищеної дитячої смертності), — пояснює Гарві. — Тому наявність захисту від сонячної радіації надавала б значну перевагу тим, хто ним володів».

Homo sapiens також, схоже, активізували використання охри. Цей природний пігмент, що складається з оксиду заліза, глини та кремнезему, використовувався гомінінами дуже давно для розфарбовування предметів, стін печер та тіла. «Деякі експериментальні дослідження показують, що охра має властивості сонцезахисного крему. Це досить ефективний захист, і існують етнографічні популяції, які використовували її саме з цією метою, — каже Гарві. — Збільшення її виробництва та асоціація переважно з анатомічно сучасними людьми (під час події Лашамп) також свідчать про те, що люди могли використовувати її і для цього». Активніше використання печер у цей період могло також бути реакцією на посилення несприятливих умов на поверхні.

Дослідники підкреслюють, що їхні висновки не є остаточними і показують кореляцію, а не прямий причинно-наслідковий зв'язок. «Важливо зазначити, що ці висновки є кореляційними, і наше дослідження є, якщо хочете, метааналізом, — каже Гарві. — Але я думаю, що це свіжий погляд на наявні дані у світлі екскурсії Лашамп».

Окрім пояснення подій минулого, розроблена 3D-модель може допомогти прогнозувати наслідки подібних геомагнітних подій у майбутньому. «Якби така подія сталася сьогодні, ми б спостерігали повне відключення в кількох різних секторах, — каже Мухопадхяй. — Наші супутники зв'язку не працювали б. Багато наших наземних телекомунікаційних систем зазнали б серйозного впливу навіть від найменших подій космічної погоди, не кажучи вже про вплив на людей, який також відіграв би величезну роль у нашому повсякденному житті».

Водночас, робота підкреслює стійкість життя. Той факт, що люди змогли вижити на планеті зі значно слабшим магнітним щитом, ніж сьогодні, має значення для пошуку життя на інших планетах. «Багато хто каже, що планета не може підтримувати життя без сильного магнітного поля, — зазначає Мухопадхяй. — Погляд на доісторичну Землю, особливо на такі події, допомагає нам вивчати фізику екзопланет з зовсім іншої точки зору. Життя існувало тоді. Але воно було трохи іншим, ніж сьогодні».

Це дослідження є прикладом плідної співпраці між різними галузями науки, що дозволяє по-новому поглянути на еволюцію людини в контексті динамічних змін нашої планети та її космічного оточення.