每年，如果幸运的话，汉斯-约阿希姆·帕赫尔（Hans-Joachim Pachur）会两次离开他在柏林植物园对面的宜人别墅办公室，离开那些遮蔽街道、穿透篱笆和人行道裂缝的茂盛植物，然后乘飞机前往，比如说，利比亚。在的黎波里，他会与几位同事会合，为沙漠之旅做准备。作为柏林自由大学的地理学家，帕赫尔在过去的四分之一个世纪里一直在探索撒哈拉沙漠，他曾骑着骆驼进行探险。不过，如今他大多选择路虎。补给备齐，装备检查完毕，团队便向南行驶，远离地中海；他们驶向沙海，那里的沙丘高达600英尺。
为了越过那些沙丘，帕赫尔和他的团队会给轮胎放掉大部分气，以获得更好的牵引力。当沙丘非常陡峭时——坡度可达36度——他们会从路虎车侧解下金属板。他们将两块金属板放在车前，然后驾车驶上；接着再从车后拿起另外两块，放在前面。这个过程可以持续四分之一英里。“你必须有相当丰富的经验才能在这个区域驾驶而不出事，”帕赫尔说。你还必须愿意放弃床铺、美味食物和淋浴等便利设施——尤其是淋浴。帕赫尔和他的团队必须携带数周探险所需的所有水，因为他们不指望能找到一滴水。
但这里曾有过水——而且很多。去年三月，在利比亚西南部的穆尔祖克沙海，帕赫尔发现了鳄鱼、河马、大象和瞪羚的骨骼，以及风蚀的湖底白垩岩脊——这些都证明该地区曾点缀着淡水水体。几年前在苏丹北部，帕赫尔发现了可能与伊利湖一样大的湖泊的痕迹。在同一区域，他追踪了一条河流的流向，这条河曾向东流入上尼罗河，穿越了数百英里现在完全是沙漠的地区。他还发现了其他河流，它们曾从提贝斯提山脉向北流淌600英里，流入地中海，穿过撒哈拉沙漠的中心地带。那个地区现在每年降雨量不足十分之二英寸。
在那些失落的河流沿岸，大约六千到九千年前，长颈鹿啃食着金合欢树，大象用鼻子喷水，河马在泥浆中打滚。人类也生活在那里。他们是牧羊人、牧牛人、猎人和渔民，他们开始在小村庄定居，种植高粱和小米等谷物。帕赫尔认为那时的撒哈拉是一个伊甸园。“人们不像我们这样，将这个地区视为一个充满敌意的环境，”他说。“对他们来说，它提供了巨大的繁荣机会。”在穆尔祖克以西的岩壁上，或在埃及西南部的吉尔夫·凯比尔高地，撒哈拉人雕刻和描绘了他们的生活场景。他们描绘自己赶牛、狩猎、游泳，或者有时只是坐着喝酒。
但后来气候开始变化，沙漠来临了。它始于六千多年前。仅仅几个世纪内，一个面积与美国相当的温和肥沃地区，变成了地球上最恶劣、最贫瘠的地方之一。撒哈拉人不得不离开。许多人一定向东迁移到尼罗河谷，那是他们最近的水源。一些考古学家认为，那次出走，可能就是五千多年前埃及法老崛起的导火索。伊甸园让位给了地球上最早的伟大文明之一。
无论是奇迹还是灾难，撒哈拉的诞生并非天意。在柏林郊外的波茨坦气候影响研究所，一位名叫马丁·克劳森（Martin Claussen）的理论气候学家和他的研究生克劳迪娅·库巴茨基（Claudia Kubatzki）最近成功地在计算机上重现了沙漠形成过程。他们说，最终阻止撒哈拉降雨的原因是植物的缺乏——这听起来并不像悖论。他们甚至说，可能在一两个世纪内，沙漠会重现其葱郁的景象。
克劳森用帕赫尔的数据来支撑他的模型与现实相符，他从未去过撒哈拉，也从未冒险驾驶四轮驱动车穿越巨大的沙丘。但他也从未去过木星，从某种意义上说，这是解释撒哈拉的起点。木星和金星的引力拉动地球，导致我们的星球轴线以不同程度倾斜。倾斜是地球产生季节的原因：当北半球向太阳倾斜时，就会出现夏季。在此期间，太阳的最高点会达到北回归线，目前北回归线穿过吉尔夫·凯比尔和穆尔祖克的南缘。这个纬度，即23.5度，是当前的倾斜角。但在41000年的周期中，倾斜度和回归线会高达24.5度，低至22.1度。
当木星和金星使地球轴倾斜时，太阳和月亮使其像陀螺一样晃动；这改变了近日点的时间，即地球椭圆轨道上行星离太阳最近的点。这两个周期——连同轨道形状更慢的扰动——共同决定了在特定季节特定纬度接收到多少阳光。它们被称为米兰科维奇循环，以塞尔维亚数学家米卢廷·米兰科维奇（Milutin Milankovitch）的名字命名，他在20世纪30年代提出，这种周期性变化可以解释地球气候为何会进入和退出冰期。根据这个理论，最近的冰盖大约在17000年前开始从加拿大和欧亚大陆后退，因为那时北半球在夏季开始获得足够的阳光来融化它们。大约9000年前，北半球的阳光曲线达到峰值；气候学家称这个时期为全新世最适宜期。地轴倾斜度高于现在，约为24度，近日点在7月。这两个因素导致了特别炎热的北半球夏季，以及——尽管这可能令人惊讶——一个更绿色的撒哈拉。
在整个冰河时期，撒哈拉都是一片沙漠。但随着夏季变得越来越热，它们也变得越来越湿润。在夏季，非洲大陆比相邻的大西洋升温更多，这种温差驱动了季风：随着热空气上升并离开陆地，湿润的气流从几内亚湾向东北流动以取代它。更热的夏季意味着更强的季风，它会将更多的降雨带到更北的撒哈拉。
直到现在，这都是对沙漠曾经繁盛的原因的全部解释——但克劳森说，这根本行不通。“当你试图在计算机模型大气中重现这个过程时，结果令人失望，”他说。“你最终得到的撒哈拉沙漠或多或少还是现在这个样子。”沙漠确实会下更多的雨，但远不足以支撑茂盛的植被或形成湖泊。几年前，克劳森有了一个预感：也许撒哈拉在模型中没有变绿，仅仅是因为模型与现实不同，没有让它变绿。
他说，每个园丁都知道，气候区决定了哪些植物可以在哪里生长。但反过来呢——植被是否会对气候产生影响？从小范围来看，答案显然是肯定的：森林比开阔的牧场更凉爽、更潮湿。但从全球范围来看呢？气候模型往往忽略了这种可能性。那些试图计算在全新世炎热夏季撒哈拉会有多少降雨量的模型，从未真正允许模型中的沙漠变绿。它们将其留作空旷的沙地。“如果你播种沙漠，那么你自然会收获沙漠，”克劳森说。
植被本身至少有两种方式可以获取所需的降雨。首先，被植物覆盖的地面比沙漠更暗；如果你看卫星图像，撒哈拉是地球上仅次于极地冰盖的最明亮特征。它反射掉接收到的大约40%的阳光，并通过无云的天空将大部分剩余的阳光以红外辐射的形式直接送回太空。人体在撒哈拉会被烤焦，但就大气层而言，沙漠是一个净冷源——因此大部分时间，空气在高空流入该区域并下沉，形成一个干燥的高压区域。如果那里有足够的植物，情况就会大不相同：变暗的地面会吸收更多的阳光，植物上方的空气会被加热，暖空气会上升——这是云和雨的先决条件。
当然，另一个先决条件是水。被植物覆盖的土壤总是比沙漠沙地湿润。当潮湿的土壤吸收阳光时，水会蒸发。在大气中，它再次凝结，释放能量，推动上升气流，从而形成云。云层降雨，将水送回土壤。上升气流加强季风，吸入更多水分。“这是一个积极的、自我强化的反馈循环，”克劳森说。“随着植被变得越来越茂密，地面变得越来越黑湿，这导致了更多的降水，从而再次导致植被变得越来越茂密。”
克劳森与波茨坦的同事一起开发了一个融入这种正反馈的模型。他们将时间倒拨到9000年前，并按照米兰科维奇为那个日期设定的阳光分布启动了模型，瞧！他们得到了一个撒哈拉稀树草原。有足够的雨水填满湖泊和河流，有足够的草和树木来喂养帕赫尔的大象和长颈鹿。克劳森让模型继续运行。正反馈同样也能反向作用。到了6000年前，地球的轴倾斜度比之前小了，正朝着当前的倾角发展，近日点也正从北半球夏季转向冬季。北半球的夏季变得越来越凉爽，非洲季风也略微减弱，稀树草原的植被也变得稀疏。所有这些都发生得非常缓慢；轨道周期是微妙的。但在某个时刻——在克劳森的模型中大约是5500年前——系统越过了一个阈值：反馈机制启动了。撒哈拉失去了足够的植被，裸露的地面足够多，导致降水急剧下降，贫瘠像野火一样蔓延开来。“突然间，情况急转直下，”克劳森说。在几个世纪内，凉爽潮湿的土壤变成了沙子。
多年来，一些考古学家曾认为，居住在那里的人们可能通过砍伐树木而促成了撒哈拉沙漠的形成。克劳森对此表示怀疑。“我们实际上并不需要人类，”他说。“我们已经证明这可以被描述为一种自然现象。”这些人类，更有可能只是被一个巨大而奇特的钟表装置所困，这个装置将木星与他们的金合欢树连接起来，地球倾斜的轴、夏季季风以及沙漠沙地的亮度都充当了中间的齿轮。齿轮转动，带走了撒哈拉人的家园，这一切发生得非常快，在文化记忆的范围之内。
在过去的几十年里，考古学家在撒哈拉地区，尤其是在埃及进行了大量的挖掘工作。在纳布塔，位于尼罗河以西60英里、靠近苏丹边境的地方，南卫理公会大学的弗雷德·温多夫（Fred Wendorf）、波兰科学院的罗穆亚德·希尔德（Romuald Schild）和西雅图华盛顿大学的安吉拉·E·克洛斯（Angela E. Close）发现了大约5000到6000年前沿着季节性湖泊建立的小型定居点的遗迹。那里的人们从事一些奇怪的活动：例如，仪式性地埋葬牛。他们还将重达数吨的砂岩板（其中一些高达10英尺）从数百码外运来，并将其直立在湖泥中。正如温多夫和希尔德最近提出的那样，这些立石可能用于指示北方或“在雨季开始时确认天顶太阳”。无论如何，建造它们所需的艰苦劳动暗示着一种社会等级制度。“没有人会为了打发一个安静的周日下午而做那件事，”克洛斯说。“必须有人坐在最高处说，‘你……必须……做……这个！’”
在更北的地方，位于尼罗河以西约120英里，靠近法拉夫拉绿洲，罗马大学的芭芭拉·巴里奇（Barbara Barich）领导的团队正在挖掘撒哈拉绿色时期另一个湖畔定居点。那里的人们饲养绵羊、山羊，可能还有牛，甚至可能还有鸵鸟——巴里奇发现了数量异常多的蛋壳。他们建造了带石基和炉灶的房屋，并开始种植沿着湖边野生生长的高粱和小米。这些农业的雏形使他们远远领先于当时生活在尼罗河谷的人们。“在那里，他们还在追逐瞪羚，”克洛斯说。也许还在捕鱼：在全新世最适宜期，即使撒哈拉潮湿，尼罗河也可能过于狂野且容易泛滥，以至于无法在河谷进行其他活动。
克洛斯和巴里奇都认为，逃离沙漠的撒哈拉人可能将农业以及有组织、有等级的社会——简而言之，石器时代之后的生活方式——带到了尼罗河谷。在法拉夫拉，巴里奇发现了以独特风格雕刻的燧石刀具和其他工具，这些工具后来出现在尼罗河沿岸，这意味着知识的传播。“我们认为西部地区是耕作理念传到尼罗河的地方，”她说。“这与那里的传统完全不同。”与此同时，第一批法老在人们不得不离开纳布塔之后仅几个世纪就上台了。他们的金字塔可以被视为纳布塔巨石中已经包含的思想的更精巧表达，正如克洛斯所说，“有些人比其他人更平等。”如今，大量人口回到了法拉夫拉以及埃及和利比亚的其他绿洲。他们依靠过去的气候生活，水井深达一千多英尺，抽取着撒哈拉还是绿色时期最后补给的地下水。的黎波里和利比亚地中海沿岸的其他城市从位于沙漠中南部250英里远的绿洲获取水源。其中一条巨型管道追踪着帕赫尔的古河流路径。在一些绿洲，化石地下水被用来灌溉广阔的圆形农田。在法拉夫拉周围地区，他们现在种植小麦而不是高粱。
尽管克劳森已经指出了反馈机制，但这些农田的植被不足以召唤季风——但这并不是说这样的项目超出了人类的能力。如果我们遵循米兰科维奇时钟，我们需要经历另一个冰河时代，撒哈拉才能再次变绿，但我们并没有遵循这个时间表。由二氧化碳和其他温室气体引起的全球变暖，可能在一两个世纪后，为季风提供与中全新世时期地轴倾斜和摆动相同的推动力。克劳森的模型表明这是可能的，尽管他不太喜欢谈论它：他担心人们会产生错误的观念。他说，他的模拟的真正信息是，地球气候中的反馈机制在过去曾导致突然的气候变化，这些变化极大地扰乱了人类社会——而我们目前还无法预测未来会发生哪些变化。
尽管如此，我们对化石燃料的习惯至少有一个意想不到的后果可能是撒哈拉的绿化，这一想法令人愉快。帕赫尔认真对待这种可能性。尽管他每年都喜欢跋涉穿越沙漠，但可以感觉到他非常希望它再次成为稀树草原，就像他所发现的古老稀树草原一样。“不过，会有一个本质的区别，”他说。“那些广阔的平原将不再有人居住的动物。”
过去，当沙漠出现时，长颈鹿、大象、狮子和其他大型动物会退到地中海以及提贝斯提山脉或阿特拉斯山脉等山区；当撒哈拉再次变绿时，这些动物可以沿着河流和湖泊扩散到平原上。这些残余种群在历史上仍然存在——希腊人和罗马人曾遇到过它们——但在过去的几千年里，人类猎手已经将它们全部灭绝。如果撒哈拉再次成为伊甸园，那将不再是全新世最适宜期的伊甸园。那将是堕落后的伊甸园。
