Matematyk dowodzi, że zmiany klimatyczne umożliwiły rozwój i przyniosły zagładę cywilizacji doliny Indusu

Profesor Nishant Malik z Rochester Institute of Technology opracował model matematyczny, który dowodzi, że to zmiany klimatyczne były prawdopodobną przyczyną rozkwitu i upadku cywilizacji doliny Indusu. Ta pierwsza wysoko rozwinięta cywilizacja na terenie subkontynentu indyjskiego, zwana też kulturą Mohendżo Daro lub kulturą harappańską (od Harappy), istniała równocześnie z cywilizacją starożytnego Egiptu i Mezopotamii. Jak twierdzi Malik, zagładę przyniosły jej zmiany wzorca monsunów.

Malik stworzył nowy model matematyczny służący do pracy z danymi paleklimatycznymi. Informacje na temat klimatu z przeszłości możemy zdobyć badając np. obecność izotopów. Na przykład do odtworzenia ostatnich 5700 lat historii klimatu w regionie, że rozwijała się cywilizacja Mohendżo Daro, naukowcy wykorzystują izotopy obecne w stalagmitach Azji Południowej. Na ich podstawie można bowiem odtworzyć wzorce opadów.

Malik zauważył, że narzędzia matematyczne używane obecnie do analizowania takich danych są bardzo niedoskonałe. Zwykle otrzymujemy krótkie serie danych, pełne różnego typu zakłóceń i obarczonych sporym marginesem niepewności, mówi uczony. Klimat i pogoda to systemy dynamiczne. Jednak matematyczną teorię systemów dynamicznych trudno jest zastosować do danych paleklimatycznych. Nowa metoda pozwala uzupełnić luki pomiędzy krótkimi seriami dostępnych danych, stwierdza uczony.

Istnieje kilka różnych teorii dotyczących upadku cywilizacji Doliny Indusu. Mówi się o inwazji, trzęsieniach ziemi, zmianach klimatu. Ta ostatnia przyczyna jest uważana za najbardziej prawdopodobną, jednak to dopiero badania Malika dostarczają pierwszego matematycznego dowodu na jej prawdziwość. Przeprowadzone przez niego analizy wykazały, że do zmian wzorca monsunów doszło bezpośrednio przed pojawieniem się tej cywilizacji, a bezpośrednio przed jej upadkiem wzorzec monsunów ponownie uległ zmianie.

Opracowana przez Malika metoda łączy w sobie trzy różne sposoby analizy nielinearnych serii danych: układów rekurencyjnych (recurrence plot), eigenmaps Laplace'a oraz informacji Fishera.

Metodę tę zastosowano do danych paleoklimatycznych z Azji Południowej, obejmujących okres ostatnich 5700 lat. Jednym z najbardziej istotnych wydarzeń, jakie miały miejsce w tym czasie było pojawienie się i upadek cywilizacji doliny Indusu. Rozkwitała ona mniej więcej w latach 3300–1300 przed Chrystusem. Jest ona znana z infrastruktury miejskiej czy opracowania zaawansowanych systemów pomiaru długości i masy. Ostatnie badania wskazują, że mogła ona obejmować 5 milionów osób i rozciągała się od północno-wschodniego Afganistanu po północno-zachodnie Indie. Ewolucję tej cywilizacji można podzielić na trzy fazy: wczesną (3300–2600 p.n.e.), dojrzałą (2600–1900 p.n.e.) oraz późną (1900–1300 p.n.e.). Lata 1300–700 p.n.e. to okres postharappański po całkowitym upadku cywilizacji doliny Indusu. Na załączonej grafice widać, jak zmieniała się liczba osad w poszczególnych okresach i do jak dramatycznego spadku doszło w okresach końcowych.

Specjaliści wymieniają trzy możliwe przyczyny upadku cywilizacji doliny Indusu. Są to inwazja plemion indo-aryjskich, trzęsienia ziemi oraz zmiana klimatu. Na inwazję nie mamy zbyt wielu dowodów, jednak istnieją dowody na trzęsienia ziemi, które mogły zmienić bieg systemów rzecznych zapewniających istnienie cywilizacji. Ostatnio jednak zaczęło pojawiać się coraz więcej dowodów wskazujących na zmiany klimatyczne jako przyczynę jej upadku.

Malik i jego zespół podkreślają, że większość osad cywilizacji doliny Indusu było zlokalizowanych w systemie rzecznym Ghaggar-Hakra, który jest zasilany przez monsun. Dlatego też zmiany klimatu od dawna były brane pod uwagę jako przyczyna upadku cywilizacji. Brakowało jednak na to jednoznacznych dowodów.

Dzięki nowej analizie danych paleoklimatycznych naukowcom udało się wykazać, że około 1500 lat przed naszą erą (± 88 lat) doszło do radykanej zmiany wzorca monsunów. Zmiana ta zbiega się w czasie z upadkiem cywilizacji. Jednak to nie wszystko. Wcześniej, bo około 3259 lat przed Chrystusem (± 88 lat) również zaszła zamiana. Ona z kolei zbiega się z pojawieniem się badanej cywilizacji. Wszystko wskazuje więc na to, że cywilizacja Mohendżo Daro pojawiła się i rozwijała pomiędzy dwiema zmianami wzorca monsunów, które zasilały system Ghaggar-Hakra.

Co więcej, uczeni zaobserwowali też trzy zestawy danych odpowiadające trzem różnym dynamikom monsunu i różnym etapom ewolucji cywilizacji doliny Indusu. Jako, że opady monsunowe są wrażliwe na albedo Ziemi, naukowcy sądzą, że do pierwszej zmiany monsunów, która umożliwiła powstanie cywilizacji, przyczynił się koniec holoceńskiego optimum klimatycznego. Koniec ocieplania się klimatu spowodował pojawienie się korzystnego wzorca monsunów. Przez kolejnych 2000 lat monsuny były silniejsze i zasilały system rzeczny, nad którym rozwinęła się cywilizacja. Po tym czasie, prawdopodobnie z powodu zmian w zasięgu lodowców, monsuny osłabły, dolina Indusu zaczęła wysychać i nie była w stanie utrzymać dużej cywilizacji rolniczej.

Badania Malika zostały opisane w artykule pt. Uncovering transitions in paleoclimate time series and the climate driven demise of an ancient civilization.

zmiany klimatyczne cywilizacja doliny Indusu Harappa Mohendżo Daro monsun upadek cywilizacji