沙漠悖论:环境因素造就撒哈拉不畏艰险的失落文明

撒哈拉沙漠通常被视为荒凉的环境,但它曾经孕育了古老的加拉曼特帝国,该帝国通过开采隐藏的地下水而繁荣昌盛。然而,不可持续的使用导致这些资源枯竭,最终走向衰落,这凸显了可持续地下水管理的极端重要性。

撒哈拉沙漠雨量稀少,气温飙升,通常被认为是地球上最极端、最不适宜居住的环境之一。在遥远的过去,撒哈拉沙漠曾一度绿意盎然,但一个生活在与今天气候非常相似的古代社会却找到了在看似干涸的撒哈拉沙漠中采集水源的方法--一直繁衍到水源枯竭。

关于加拉曼特帝国的最新发现

最近在美国地质学会"GSAConnects2023"会议上发表的最新研究报告描述了一系列偶然的环境因素是如何使撒哈拉文明古国--加拉曼特帝国--开采出隐藏在地下的地下水,使社会得以维持近千年,直至水源枯竭。

俄亥俄州立大学地球科学学院教授、该研究报告的主要作者弗兰克-施瓦茨说:"社会的兴衰取决于物理系统的兴衰,这样就有了让人类在那里成长起来的特殊功能。"

1.1万年前到5000年前,季风雨将撒哈拉沙漠变成了相对茂盛的环境,为文明的繁荣提供了地表水资源和适宜居住的环境。当季风雨在5000年前停止时,撒哈拉又变回了沙漠,除了一个不寻常的例外情况之外,其他文明都从该地区撤退了。

从公元前400年到公元前400年,加拉曼特人生活在利比亚西南部的沙漠中,那里的极端干旱条件与今天几乎相同,他们是第一个在没有持续流淌的河流的沙漠中建立起来的城市化社会。加拉曼特人到达时,"绿色撒哈拉"时代的地表水湖泊和河流早已消失,但幸运的是,地下有一个大型砂岩含水层储存着水--据施瓦茨称,这可能是世界上最大的含水层之一。

显示福加拉或卡纳特工作原理的横截面图。在山坡上建造一条向上倾斜的隧道,隧道内有垂直竖井,直到地下水到达为止。然后地下水顺着隧道流下。图片来源:FrankSchwartz提供。

从波斯经过撒哈拉的骆驼贸易路线给加拉曼特人带来了使用雾栅或坎儿井采集地下水的技术。这种方法是在山坡上挖一条略微倾斜的隧道,刚好挖到地下水位以下。地下水会顺着隧道流入灌溉系统。加拉曼特人挖掘了总长750公里的地下隧道和竖井来收集地下水,其中公元前100年至公元前100年期间的建设活动最多。

了解加拉曼特人的水文地质学

施瓦茨将先前的考古研究与水文分析相结合,以了解当地的地形、地质以及独特的径流和补给条件如何为加拉曼特人开采地下水创造了理想的水文地质条件。

施瓦茨说:"他们的坎儿井实际上不应该起作用,因为波斯的坎儿井每年都有融雪水补给,而这里的补给为零。"

加拉曼特人的环境运气很好,早先的气候比较湿润,地形适宜,地下水环境独特,这使得地下水可以通过雾栅技术开采出来。然而,当地下水位下降到低于雾化加拉隧道时,他们的运气就用光了。

地图位置和卫星航拍图像显示了古代社会和加拉曼特人生活的地区和景观。资料来源:美国国家航空航天局/卢卡-皮埃特拉内拉

施瓦茨认为,有两个趋势尤其令人担忧。首先,极端环境在伊朗等国家越来越普遍。其次,以不可持续的方式使用地下水变得越来越普遍。

施瓦茨说:"从圣华金河谷等现代例子来看,人们使用地下水的速度超过了地下水的补充速度。加州今年的冬天非常潮湿,但这是在20年干旱之后发生的。如果干旱年的趋势持续下去,加利福尼亚最终会遇到与加拉曼特人同样的问题。补充枯竭的地下水供应可能成本高昂,而且最终不切实际"。

由于没有新水补充含水层,也没有地表水可用,缺水导致了加拉曼特帝国的衰落。加拉曼特人的故事警示人们地下水作为一种资源的威力,以及过度使用地下水的危险。

责任编辑:站长云网

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