2013 年春季的一个早晨，伊利诺伊州蓬图阿海滩的马蹄湖州立公园里，一小群科学家加入到通常的野餐者和渔民的队伍中。休闲的游客们看着四名穿着抓绒衣的地球化学家将设备装载到两条小型充气船上，然后用木制独木舟桨划行到湖中央。当时，匹兹堡大学博士候选人 David Pompeani 正在掌舵。
这是 Pompeani 两年内第二次来到马蹄湖。在上一个考察季节，他和匹兹堡大学的其他研究生从湖底提取了一根沉积柱。分析显示，他们样本的最深部分可追溯到大约 14 世纪。“我意识到我们离卡霍基亚沉积物仅差一点，”Pompeani 说。“我们必须获得更深的岩芯。”
2013 年，Pompeani 准备得更充分。他使用一种类似巨型金属吸管的特长采样工具，将团队的采样器深入湖底，一直到达 7 世纪的沉积物。研究人员对 12 世纪和 13 世纪的样本特别感兴趣。“果然，我期望的时间点出现了一层明显的灰色层，”Pompeani 说。“我当时想，‘就是它了。’”
几个世纪前，当新鲜的花粉粒、沙子和粘土沉降到这个地质层时，马蹄湖以南曾是一个繁华的大城市。农场聚落群沿着密西西比河的洪泛区蔓延开来。在这一切的中心，就在如今圣路易斯市的对岸，巨大的土丘高耸着，那是古代密西西比文化（Mississippian culture）的都会中心：卡霍基亚。这座城市坐落在密苏里河、伊利诺伊河和密西西比河的交汇处附近，是文化和商业的枢纽。由一种称为燧石的岩石制成的椭圆形锄头在前往该地区各地农场的途中经过卡霍基亚，同时，玉米（Maize）流入城市，养活了城市居民。
然而，到了 1350 年，距离卡霍基亚达到顶峰仅 150 年后，这座城市几乎被废弃了。这是一个令考古学家、历史学家，有时也令 Pompeani 这样的地球化学家着迷的谜团。在他不知情的情况下，另一支研究团队在他团队之前从马蹄湖采集了一个沉积样本。他们在2015 年的一篇论文中公布了他们的结果，该论文认为卡霍基亚的兴衰与洪水频率的波动有关。当时，描绘一场终结文明的特大洪水的相关新闻报道层出不穷。
当 Pompeani 阅读这篇论文时，他表示反对。尽管距离他完成分析还有六年时间，而他此时已是堪萨斯州立大学的兼职教授，但他认为这个解释并不合理。“在卡霍基亚顶峰时期发现的独特的地球化学层很可能是由人类活动造成的——而不是一种在考古记录中未被发现的洪水，”他说。
当 Pompeani 完成他的同位素分析后，这证实了他的怀疑。他的结果支持了一个更早的理论：卡霍基亚的衰落与一个频繁干旱的时期相吻合。根据地球化学记录，在从中世纪盛期（14 世纪）一直到工业革命开始的“小冰期”期间，密西西比河的洪泛区开始干涸。
至于沉积物中独特的灰色层，Pompeani将其归因于污染。“如果在北美有哪个地方在史前时期人类对环境产生了明显的影响，那就是这里，”他说。在沉积岩芯的顶部可以看到第二层变色的层。来自20 世纪初炼铅作业的重金属残留物位于 Pompeani 样本的顶部。换句话说，一段相对平静的时期被史前殖民时期和后工业时期人类对环境的影响所夹在中间。
考古学还是寓言？
困扰卡霍基亚的干旱发生在全球气温冷却时期，这与地球当前的轨迹相反。因此，正如你可能预料的那样，今天的卡霍基亚地区又变得相对湿润了。在 2020 年的一篇评估美国各州干旱脆弱性的论文中，佛罗里达大学地理学助理教授 Johanna Engström 和阿拉巴马大学复杂水文系统研究中心的合著者将伊利诺伊州归类为“非常低”的暴露度。
尽管如此，Engström 表示，今天的伊利诺伊州可以从古卡霍基亚人那里学到一些东西。就像曾经环绕这座古城的农场一样，今天遍布该州的广阔玉米和大豆田依赖降雨灌溉。与美国西南部干旱地区的农业经营不同，伊利诺伊州的农场很少安装灌溉设施。“干旱风险非常非常低，但使其脆弱的是其农业，”Engström 说。“有相当多的农田，而与其他州相比，很少有农田得到灌溉。”
干旱不会对该州的文明构成像过去对密西西比人那样的生存威胁，但卡霍基亚的衰落仍然可以在全国其他地方作为一个有用的寓言。在不久的将来，干旱很可能会加剧南部各州。虽然西南部各州在某种程度上已经适应了干旱条件，但东南部部分地区仍然严重 unprepared。“例如，阿拉巴马州几乎没有任何水管理计划，”Engström 说。“你必须让你的社区和经济适应可用的水资源。”
如果东南部各州要避免古代卡霍基亚的命运，它们将需要调整城市和农业基础设施，以抵抗日益严重的干旱造成的损害。这意味着要增加水库和蓄水池中可储存的水量，在农田上建造灌溉系统，并全面精简用水，使其更有效率，消耗更少。
“最简单的解决办法就是制定一个水管理计划，”Engström 说。“让一群水文学家来处理，这可能需要一年时间。这样，你就知道当你的河流流量下降 50% 时该怎么做。”
尽管科学和技术使现代美国具有适应性，但我们的社会并非不会受到气候变化的影响。正如卡霍基亚文明因温度和降水的变化而不可磨灭地改变一样，美国东南部也将因气候变暖而改变。如果技术和基础设施要拯救该地区免受危机和衰退，水管理者必须提前规划。
