撒哈拉沙漠是这个星球上最苛刻，最荒凉的地方之一，覆盖了大约360万平方英里的岩石和被风吹拂的沙丘中的北非大部分地区。但它并不总是如此荒凉和干燥。从该地区出土的原始岩画和化石表明，撒哈拉曾经是一个相对青翠的绿洲，人类聚居地和各种植物和动物繁衍生息。

现在，麻省理工学院的研究人员分析了过去24万年来在西非沿海地区沉积的尘埃，发现撒哈拉沙漠和整个北非每2万年就在干湿气候之间摇摆不定。他们说这个气候钟摆主要是由地球轴线的变化驱动，因为行星围绕太阳运行，这反过来影响季节之间的阳光分布 - 每2万年，地球从夏季更多的阳光转向更少，再次回来。

对于北非来说，很可能的是，当地球倾斜以获得围绕太阳每个轨道的最大夏季阳光时，这种增加的太阳通量会加剧该地区的季风活动，从而形成一个更湿润，更“绿色”的撒哈拉沙漠。当行星的轴向一个减少夏季阳光照射的角度摆动时，季风活动减弱，产生的干燥气候与我们今天看到的相似。

麻省理工学院地球，大气和行星科学系的副教授大卫麦吉说：“我们的研究结果表明，北非的气候主要是这个2万年的节拍，在绿色和干燥的撒哈拉沙漠之间来回穿梭。”“我们觉得这是一个有用的时间序列，可以用来了解撒哈拉沙漠的历史，以及什么时候可以有利于人类定居撒哈拉沙漠并穿越它以驱散非洲，而不是适合居住的时期好像今天。”

McGee和他的同事今天在Science Advances上发表了他们的研究结果。

令人费解的模式

每年，来自东北的风都会扫除数亿吨撒哈拉沙尘，将大部分沉积物沉积到西非海岸的大西洋中。这些尘埃的层数建立了数十万年，可以作为北非气候历史的地质编年史：厚厚的灰尘层可能表明干旱时期，而含有较少灰尘的层层可能表示潮湿的时代。

科学家们分析了从西非沿海的海底挖出的沉积物核心，以寻找撒哈拉沙漠气候历史的线索。这些岩心包含数百万年沉积的古代沉积物层。每层都可以包含撒哈拉沙漠的痕迹以及生命形式的遗迹，例如浮游生物的微小壳。

对这些沉积岩心的过去分析发现了一个令人费解的模式：撒哈拉沙漠似乎每10万年在潮湿和干旱期间发生变化 - 这是科学家们与地球冰河时代周期相关的地质节拍，似乎也来了又去每10万年。具有较大部分灰尘的层似乎与地球被冰覆盖的时期一致，而在间冰期期间出现的尘埃层较少，例如今天，当冰大部分退去时。

但McGee说，对沉积物岩心的这种解释对气候模型造成了影响，这表明撒哈拉气候应该受到该地区季风季节的驱动，其强度取决于地球轴线的倾斜和可以为季风带来的阳光量。在夏天。

“我们感到困惑的是，这个2万年的当地夏季日照似乎应该是控制季风强度的主导因素，但在尘埃记录中你会看到10万年的冰河周期，”麦吉说。

节拍同步

为了找到这个矛盾的底部，研究人员使用他们自己的技术来分析波尔多大学同事在西非沿海获得的沉积物核心 - 这个钻石距离其他人以前的岩心只钻了几公里。确定了10万年的模式。

由第一作者Charlotte Skonieczny领导的研究人员，前麻省理工学院博士后，现在是巴黎南部大学的教授，研究了过去24万年沉积的沉积物层。他们分析了每一层的尘埃痕迹并测量了稀有钍同位素的浓度，以确定尘埃在海底积聚的速度。

钍在海洋中以恒定的速率通过溶解在海水中的极少量放射性铀产生，并迅速附着在沉没的沉积物上。因此，科学家们可以利用沉积物中钍的浓度来确定过去灰尘和其他沉积物在海底积聚的速度：在缓慢积累的时期，钍更浓，而在快速积累的时候，钍被稀释了。出现的模式与其他人在相同的沉积物核心中发现的模式非常不同。

“我们发现核心中的一些尘埃峰是由于海洋中尘埃沉积的增加，但其他峰值仅仅是因为碳酸盐溶解以及在冰河时期，在这个海洋区域，海洋酸性更强，对碳酸钙有腐蚀性，“McGee说。“看起来海洋中沉积的灰尘可能更多，而实际上并没有。”

一旦研究人员消除了这种混淆效应，他们发现所出现的主要是一种新的“节拍”，其中撒哈拉沙漠每2万年在潮湿和干燥的气候之间摇摆，与该地区的季风活动和地球的周期性倾斜同步。

“我们现在可以制作一张记录，通过这些旧记录的偏见，这样做，讲述了一个不同的故事，”麦吉说。“我们认为冰河时代是使撒哈拉干燥而不是潮湿的关键因素。现在我们证明，这主要是地球轨道上的这些周期性变化导致潮湿与干旱时期的关系。这似乎是一种难以穿越，荒凉的景观然而它已经多次出现，并且在草原和更湿润的环境之间转移，并且回到干燥的气候，即使在过去的二十万年中也是如此。“

该研究部分由国家科学基金会资助。