丝绸之路是过去2000年来人类文明交流融合的重要舞台（图1），中亚（西域）是其核心区。早在青铜时代，便存在东西方文化交流的史前丝绸之路。考古研究显示，早在4000多年前，最早驯化于西亚地区的小麦、大麦、绵羊、山羊等文化元素特征扩散到东亚；起源自中国北方东亚地区的粟、黍扩散到西亚和欧洲地区。一些学者认为，这种早期史前东西方交流是沿着北方欧亚草原，也即草原之路开展的。然而，越来越多的证据显示青铜时代的跨大陆交流路线主要沿中亚绿洲、河谷通道，也即丝绸之路前身开展。这种史前跨大陆交流路线的时空转换深刻影响了欧亚大陆的文明演化进程，而其背后的驱动因素尚不清楚。
近日，中国科学院地球环境研究所研究员谭亮成联合国内外十余家单位的科研人员，基于费尔干纳盆地东缘吉尔吉斯斯坦Talisman洞的石笋多指标（碳氧同位素、微量元素）集成记录，恢复了中亚干旱区目前年代最精确（测年误差 ~6‰）、分辨率最高（~3年）的过去7800年降水（降雨+降雪）变化序列（图2），以期揭示过去数千年中亚降水变化对史前丝绸之路形成的影响。研究显示，在距今5820~5180年期间，中亚存在一次持续时间为640年的超级干旱事件，该事件对中亚的生态环境和绿洲产生了影响（例如在干旱最盛期，巴尔喀什湖的湖面至少下降了20米）。西风带北移、北大西洋变冷造成的来自地中海、里海、北大西洋水汽传输减少或是这次超级大旱的主要原因。
研究进一步总结了欧亚大陆10000年以来的动植物考古遗存鉴定和测年数据，发现此次干旱事件与农牧业人群扩散通道由中亚绿洲路线向北方草原路线的转换几乎同步。据此，提出该超级大旱事件很可能阻碍了史前跨欧亚大陆文化交流在中亚绿洲路线上的传播，反之趋使其沿着北方欧亚草原路线扩展。随着干旱结束，降水回升，绿洲重新发育扩大，人口扩张，加之农牧业技术的发展以及长途运输家畜的利用，使得4000~3000年贯通绿洲的东西方交流通道，即史前丝绸之路出现，而后成为欧亚大陆主要的陆路通道，为历史时期丝绸之路的最终形成奠定了重要基础。
该研究为青铜时代跨欧亚大陆文化交流的时空变迁机制提供了气候环境变化角度的理解，也为深入认识史前丝绸之路的形成提供了重要参考。同时，高精度、高分辨率的降水重建结果对于理解中亚干旱区在百年-年代际尺度的降水变化历史及驱动机制，以及全球变暖下未来降水变化趋势有重要参考意义。
相关研究成果以封面文章形式发表在Science Bulletin（2021, 66(6): 603-611）上。研究工作得到国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项等的资助。
图1.丝绸之路，白色五角星为本研究点Talisman洞所在位置
图2.Talisman洞石笋氧、碳同位素及微量元素集成重建的中亚地区在7800~3000年期间的降雨变化。灰色柱条表示发生于5820~5180年期间的超级干旱事件
超级大旱与史前丝绸之路文化交流研究获进展