在地质年代 大雨曾狂泻成百上千年
【编者按】
美国科学记者辛西娅·巴内特历时四年实地采访，从自然、艺术、文学与历史等角度追溯自然界中的“雨”元素，撰写成一部科普著作《雨：一部自然与文化的历史》。澎湃新闻经授权摘发其中部分内容。
在雨的故事里，这层层涟漪由一滴雨珠的滴落而荡漾开。同样的一场雨，今天可能毁掉了海边的一场婚礼；而在数百万年以前，它可能也落到了我们灵长类祖先亚当们、夏娃们的头上。
在地质年代中，大雨曾狂泻成百上千年。科学家称这样一个潮湿时期为“雨期”。“雨期”一词是由拉丁文表示雨的词“pluvia”而来。在人类还未跟灵长类表亲分道扬镳时，我们最早的祖先就生活在雨期。要想穿越回历史的疾风暴雨时期，想象类人猿以及它们在东非雨林中的生活，你只需在泡完一个长澡或游了一下午的泳之后，看看自己的手指就可以了。
经过在水中充分浸泡之后，我们发现，我们的手指和脚趾的皮肤会起褶皱，变得像外星人一样。对此，人们长久以来持有的看法是：这种梅干效应是由渗透造成的——我们的手指和脚趾吸收了水分之后，开始变胀，让皮肤表面形成许多高低起伏的细小褶皱。不过，神经生物学家马克·尚伊兹（Mark Changizi）却持有另外一种看法。
2008年，尚伊兹在研究人类手的形状时，偶然发现了一篇20世纪30年代的外科手术论文。论文记录了手臂神经受创的病人手指不会因为皮肤沾水而起褶皱。这就证明了，治疗神经受损病人的医生那时就已知道梅干效应不是潮湿环境偶然造成的副作用。恰好相反，我们的水褶皱是自主神经系统作用下的结果。自主神经系统位于低位脑干，它是一大块我们无法自己控制的操作板，帮助着人类进行诸如呼吸、吞咽、性唤起等基本生理活动。
尚伊兹把他对人手的思考放到一边，开始研究浮出水面的另一个问题。其他灵长类动物，诸如猕猴，其手指和脚趾也都会起褶皱。作为对水的一种自主生理反应，这向尚伊兹表明，这些褶皱一定是某种进化适应的结果。灵长类动物不会进化到跟陶瓷浴缸或奥运会的标准泳池打交道。但是，它们必须得适应雨。
尚伊兹有个新研究生罗曼·韦伯（Romann Weber），在他爱达荷州博伊西的实验室工作。他问韦伯：“你能想出一个合理的理由来解释下雨天（手指和脚趾）变皱的原因吗？”韦伯想了一会儿：“雨胎花纹？”
比如在干燥的天气条件下，赛车上装配平滑轮胎抓地效果最佳。但是，在潮湿的路面上，胎面有特殊花纹的雨胎则能起到更好的效果。尚伊兹和韦伯设想，基于同样的道理，光滑的手指尖可以使人手在干燥时节进行最好的抓握，但是，起皱的手指尖可以让我们在潮湿的环境下抓握得更牢。他们随后的研究表明，这个设想是正确的，并且，人类进化优于轮胎，走得更远。
放大来看，我们手指的褶皱看起来就像是排水槽：经过了成千上万年时间，雨水凿出一片地形地貌。并且，这些“水槽”并不是完美的环形，而是如河流汇入河湾一般向下流去。越往下流去，“水槽”之间分开得越来越远，就像是被流向大海的溪流冲刷形成的山体地貌。这些“水槽”可轻易变形——只要把你的手指压在某一表面上，水就会从这些“水槽”中被挤压出来。
这些褶皱只出现在我们身体的手和脚上。它们很快地出现，为应对雨天作好准备；然而却又没快到跟水偶然一接触，比如吃水果，就能让我们变得皱巴巴的。总之，尚伊兹认为，这些线索都表明，一千万年前，当人类祖先居住在雨林中时，这些褶皱是为了在雨林环境中抓握而形成的古老进化适应。
雨天
在人类进化的家谱上，原始人介于东非嚼果子的灵长类动物和今天喝茶的现代人之间。自查尔斯·达尔文时代以来，科学教科书便将原始人类的出现归结为进化论的“稀树草原假说”：在长达数百万年的时间里，我们的灵长类祖先在伊甸园般的森林中徘徊。既然有大量唾手可得的、悬挂着的水果、浆果以及其他可口食物，那么，祖先们为何还需站立起来去伸够呢？直到雨水渐渐减少，树木也跟着一同稀落时，我们的原始祖父母们才开始踏上行走的征程。他们的雨林家园逐渐让位于宽广、开阔的稀树草原。一种新的灵长类动物出现了，它们用后肢走路，并进化出看得更远的视野，以便能俯瞰草原。
新化石的发现和DNA研究的进展都在不断地证明，我们从树栖动物到爱茶居民的进化远远要比这复杂得多。不断浮现的古气候和化石证据仍然支撑着这样的理论，即在500万年至700万年之前，雨量逐渐减少，森林逐渐转变成稀树草原，原始人类进化出了依靠两条腿走路的能力。不过，今天的人类学家们认为，人类的进化不仅是适者生存，而且是最适应气候变迁者才能生存下来。我们在进化史上的几次飞跃的时间，跟史前气候在气温和降雨量上发生的剧烈变化并行不悖。
当干旱时期吹干了非洲的雨水，龟裂了我们祖先脚下的土地，蒸发了湖泊和河流时，曾经一度在水域和潮湿森林中生机勃勃的动植物灭绝了。2012年，美国古生物学家克里斯托弗·布罗楚（Christopher Brochu）在东非某湖底发掘时，发现了一条古鳄鱼的颅骨和颌。这条鳄鱼长达7.6米。在它的生存环境中，它是体型最大的猎食者。布罗楚说，这些可怕的野兽很可能以猎食靠近湖边的早期人类为生。
但是，在进化史的菜单上，善于适应的原始人类在进化成人的道路上吃掉了这条大鳄鱼的午餐。原始人类比这只猎食者及其他猎食者活得更加长久；在干旱时期，他们四处迁徙，并开发出第一批石器以帮助他们对付代替那条可怕鳄鱼的新的猎食者——最终他们成了猎人而不是猎物。
最近的250万年，地球环境一直在剧烈的气候变迁之间循环往复，不是史诗般的大雨淹没了非洲各种辽阔的湖泊，就是严酷干旱又将这些湖泊吸干，让它们变回尘土。随着潮湿干旱的每一次循环，新的物种来了又去。最终，智人生存了下来，虽然在一系列特大干旱结束之后，智人的数目急剧跌落，仅仅数千名顽强个体存活了下来。许多考古学家认为，正是在这些雨水匮乏时期，智人开发出他们大脑的潜能，并进化出语言，以便与同类分享水和食物的信息，从而熬过饥荒。而其他考古学家认为，辽阔大湖和水分充足时期将会证明它在人类历史上意义更为重要。但是，不管人类是否证明自己已适应了潮湿窒息的多雨期、尘土飞扬的干旱期，或是两者都不适应，科学家们都一致认同，我们之所以能进化成人，很大一部分原因，至少在过去的上百万年时间里，是因为不论面对何种气候条件，我们都出色地适应了过来。从筑在印度梅加拉亚邦、世界降雨最多的山坡上的竹屋，到莫哈韦沙漠里仿土坯的小型宅邸，正是这种卓越的本领让我们在所有七片大陆上全都生存了下来。
大约3万年以前，在最后一个大冰期期间（准确地说是末次盛冰期［Last Glacial Maximum］），又一次极端的气候变化让我们进化中的表亲尼安德特人走向了灭绝——虽然他们像是为了适应严寒而被完美地打造出来的。而外形似乎更适应大雨浇灌的热带地区的智人，却继续向冰天雪地的欧洲及全世界挺进。经过了数百万年多雨期和特大干旱循环交替的进化岁月之后，我们成了所有原始人类中唯一的幸存者，从而也跻身地球历史上最具适应性的物种之一。
我们对冰期的印象凝固在巨大的冰盖、冰川以及成堆的积雪中（还有一只行动迟缓、浑身毛茸茸的猛犸象——还操着雷·罗马诺的意大利纽约口音说话）。然而，人类早期历史的这段艰苦时期，依然以干旱为显著特征。尽管在历史上洪水引发了不胜枚举的悲剧，淹没了数不胜数的良田，然而，生存在雨水匮乏时期则显得要比雨水过剩时期艰难得多。
因为大多的水都被封锁在冰里，所以，地球巨大的蒸发引擎就没有什么酝酿雨的燃料。海平面下降了90多米。在非洲北部和澳大利亚南部的大片干燥土地上，降雨量减至不及过去雨水丰沛时和现在一半的水平。那里的河流、湖泊消失了——随之消失的还有食物的来源。在日益削减的循环里，雨水的减少意味着把水释放回大气的树木更少了，从而导致降雨量更少了。而此时世界上绝大多数的沙漠都在扩张。咆哮的狂风裹挟着巨大的沙丘，并把它们像巨大的棋子一样往四处推去。包括树在内的各种植被在这片干燥的土壤之上，就像在覆盖于北半球的冰盖上一样无法存活。
还记得雨水如何令天空澄碧如洗的吗？雨水的匮乏意味着漫天的沙尘，我们冰期的祖先们面对的是一颗荒凉阴冷的天球。研究末次盛冰期的沉积物犹如往床底下窥探：科学家们目之所及处皆是沙尘。当时，北非和阿拉伯沙漠刮起地球上强度最大的沙尘暴，这山峦般的黄褐沙云，被称为哈布沙暴。在太空中，这场沙尘暴依旧清晰可见。从阿拉伯海（Arabian Sea）挖掘的沉积物表明，冰期时的天空要比现在多含60%的沙尘。
早期的现代人挨过了寒冷、尘土飞扬的干旱时期，他们依靠生活在孤立的小群落里，狩猎采集过活，他们从非洲扩散至欧洲、亚洲，再南下至澳大利亚。当亚洲冰期时的猎人追踪着驯鹿和麝香野牛穿过环境恶劣的白色苔原西伯利亚时，他们偶然发现了浅海中露出的大陆桥。从此以后，人类开始陆陆续续地迁移进美洲大陆。不过，直到气候出现了另一次剧烈转变，人类才真正在所有适宜栖息的大陆上扩散并定居下来。而这一次，气候最终成了我们如今时代温暖且降雨更稳定的模样。
行星科学家们推测，地球的倾斜度及运转轨道的变动促成了大冰封和随后的大融解。这其中包括1.8万年前发生的一次大融解。这次融解让地球开始把水释放回我们熟悉的雨循环中，让地球气候朝着现代人类普遍享受的温和状态转变。
鼓声擂起，迎接全新世的到来。经过了数百万年剧烈降温和升温的变化、干旱期与多雨期的交替，生活在1.2万年前的人类终于迎来了一段前所未有的相对平稳的气候时期。“相对”是关键因素。在这段气候相对平稳时期，也就是人类学家费根所说的“漫长的夏季”（Long Summer）时期，人类所有的文明纷纷崛起。但是，世纪性的极端天气——旷日持久的干旱和没完没了的降雨——还是定期给这平静的气候带来威胁，一如飓风定期抽击一向风和日丽的海滩疗养胜地。
人类依靠快乐的狩猎开始了他们全新世的生活，很快，他们便拥有了自己的屋舍。不断增多的降雨和日益温暖的气温令北美地区和欧亚大陆遍披绿装，使宜居土地的面积逐渐扩大。同样，就在北大西洋盆地变得日渐温暖时，在亚洲夏季季风的势头也逐步增强，树木繁茂的热带丛林逐渐覆盖了这个地区。
宜人的气候促进了人口的增长，带来长久的稳定；人类从洞穴深坑搬进了木石建成的棚舍。通过放射性碳年代测定技术，科学家们对细小的种子和骨头进行分析；由此，他们了解到，当时，在世界上大部分地区生活着的人依靠丰富的野生资源就能生活得很好，光靠狩猎和采集当地野生的植物、水果、坚果就能把肚皮填饱。凭着同样的技术，科学家们也探测出，大约8000年前，陆地上的植被面积大幅度地减少。新一轮的干旱来袭时，人类开始经历从狩猎野羊到圈养野羊，从采集野生谷物到种植谷物的转变。
为什么狩猎采集者将长矛、鱼叉弃置一旁，转而操起镰刀和磨盘呢？这个问题一直是考古学的伟大谜团之一。然而，农业的曙光刚照亮不久，全世界就出现了雨水匮乏的势头，包括亚洲季风的衰微。很多科学家认为，衰退的雨势、加剧的干旱促使人类聚集在河域附近，形成小规模的群落，这样他们就能共同建造起灌溉体系，养活自己和邻人。古代世界的四大早期文明都发祥于河谷地区：古埃及的尼罗河、美索不达米亚平原的底格里斯—幼发拉底河流域、中国的黄河以及古印度的印度河。农业就是我们应对长期干旱而采取的适应策略。然而，对于这四大文明而言，这样的适应策略还远远不够。
地球旋转至火星与金星之间，也就是天体生物学家所说的“金发姑娘区”（The Goldilocks Zone），从而能够维系生命存在；同时，降雨也变得适合人类生存。雨的性情决定了丰衣足食与饿殍遍野、身强体健与瘟疫蔓延、国泰民安与社会动荡之间的天壤之别。雨水过多的年份会招致疾病与瘟疫；雨水过少的年份伴随着饥饿和绝望。最后，再也没有比雨水绝迹更具毁灭性的生存状况了——极致的干旱能够绵延数百年。尽管有时生存条件极尽严酷，然而，要是没有了千姿百态的雨，人类也就无法生存到现在。
《雨：一部自然与文化的历史》，[美]辛西娅·巴内特 著，张妍芳 译，外语教学与研究出版社，2019年2月
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