证据显示阿塔卡马沙漠超干旱核区在始新世以来干燥化

为什么一个超干旱沙漠很重要

位于智利北部的阿塔卡马沙漠是我们最接近火星表面的自然类似体之一。它极其干燥，部分地区年降雨量不足两毫米，地貌可以数百万年几乎不发生变化。然而，科学家长期以来对这种极端干燥何时开始以及成因存在争论。本研究利用封存在石英卵石中的微小矿物线索，表明阿塔卡马的核心区域至少自始新世以来就极度干燥，这比许多先前观点推断的时间要早数千万年。

读取沙漠的石头计时器

研究者集中考察了海岸山脉（Coastal Cordillera），这是介于太平洋与安第斯腹地之间的一条低矮山脉。这里宽广、近乎平坦的表面布满了镶嵌在薄沉积物和富盐地壳上的棱角分明的石英卵石。由于风蚀和流水作用长期极少，这些卵石可以作为天然计时器。来自太空的高能粒子会逐渐改变暴露在表面矿物内部的原子，因此卵石暴露的时间越长，这类特殊原子累积得越多。通过测量来自若干表面135个石英砾石中宇宙成因氖和铍的含量，研究组能够估算每块卵石被暴露在天空下的有效时长。

一个在深远时光中被冻结的地貌

结果显示出惊人的长暴露持续时间。许多卵石呈现出相当于在地表暴露20到40百万年的信号，有些甚至可追溯约6000万年。关键在于，这些古老碎石采自本身形成时间要晚得多的表面——约在渐新世—中新世转换期，证据来自其下方可定年火山灰层。这意味着这些卵石在到达现在的安息之处之前就已长期存在。它们必然是从基岩中缓慢被剥蚀出来，被罕见的滩冲洪流短程搬运，随后在几乎没有侵蚀的环境中被长期保存。

排除更新或远源的来源

团队检验了石英是否可能来自安第斯更高、快速抬升的地区——那里的稀薄空气会加速宇宙射线“计时”。然而，明显来自安第斯的附近河砾仅含有极少量的宇宙成因氖，表明在被掩埋前暴露时间很短。对安第斯沉积物的独立研究也未发现类似古老的暴露年龄。这些证据共同反对高海拔、远源的解释。相反，石英砾石似乎来自海岸山脉的局部基岩，那里的侵蚀极其缓慢，表面的盐壳和石膏土进一步保护地表，帮助石块在原位保存数百万年。

将沙漠干旱与全球变冷联系起来

由于石英暴露记录延伸回始新世，它们表明在安第斯主峰抬升和现代洪堡—寒流完全形成之前，阿塔卡马超干旱核区已经建立了严重的水分限制条件。作者将他们的数据与追踪自一段被称为早始新世气候最佳期以来长期变冷的全球气候记录进行比较。他们提出，这一变冷过程，连同南美沿岸早期冷海流的雏形，很可能将该地区推过一个阈值，进入长期干旱状态。随后的山体抬升与海洋环流变化可能扩展并加剧了其他地方的干旱，但并非启动沿海核心超干旱状态的根本原因。

这对地球干旱极限的意义

对非专业读者而言，核心信息是：阿塔卡马最干旱的心脏地带比许多科学家预想的要长久得多地几乎无雨并地质上保持静止。静静地躺在地表的卵石记录了数千万年的暴露历程，这在更湿润或更活跃的地貌中是不可能的。这项研究把阿塔卡马超干旱核心的起始时间推回至少至始新世，并将其与全球气候变冷联系起来，而不仅仅是归因于局部的造山。研究展示了普通矿物中微小原子如何揭示地球上最极端沙漠何时跨过进入近乎永久干旱的边界。

引用: Ritter-Prinz, B., Binnie, S.A., Stuart, F.M. et al. Evidence for Eocene aridification of the Atacama Desert’s hyperarid core. Nat Commun 17, 4520 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73422-4

关键词: 阿塔卡马沙漠, 超干旱, 宇宙成因核素, 始新世气候, 沙漠演化