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勇敢的新时代

探索人类在地球上的印记。

一块玻璃沿着莱斯特大学地质学系的入口延伸。李·比林斯(Lee Billings)著

一个莱斯特大学地质学系的入口通道上有一片玻璃。玻璃保护着一组化石,这些化石以漩涡的形式安装在墙上,就像从原始时代盘旋而出。单词已经喷砂玻璃,引用片段詹姆斯•赫顿苏格兰博物学家在18世纪晚期看见地球的年龄和建立科学的地质:“我们找不到痕迹的开始,没有结束的前景……时间衡量一切是自然没完没了的。”

Jan Zalasiewicz在附近的办公室来回走动时,偶尔会沉思地盯着这些展品。展览中的化石最终会被腐蚀掉,尽管玻璃碎片可能会保存数百万年。如果在遥远的未来,地球上仍然有像Zalasiewicz这样的地质学家,他们中的一个可能会找到一些被风雨磨平的半透明卵石,并推测它们是来自已逝的前世界的人工制品。

Zalasiewicz是一位地层学家,一位地质学家,他研究连续不断的岩层来编纂地球深层的历史。他在笔石研究方面颇有名气。笔石是一种微小的、已经灭绝的海洋生物,以前分布非常广泛,它们的化石可以用来确定全球5亿年历史的岩石的年代。然而最近,Zalasiewicz转向了一个非正统的项目——未来地层学。他领导着一个由30名专家组成的小组,在未来一两年里,他们将决定人类是否已经对地球产生了如此强烈的影响,以至于我们进入了一个新的地质时代:人类世。这个地质时代的特点是,与其说是自然的无意识过程,不如说人类活动。

在世纪之交,保罗•克鲁岑的大气化学家共享诺贝尔奖对臭氧损耗、他的工作开始推广人类世的想法,援引的证据,如人类的生物多样性的变化和气候的改变通过二氧化碳和其他温室气体的释放。科学家们一致认为,这些和其他全球变化的证据将在地质记录中留下持久的印象。然而,人类世并未得到国际地层学委员会(ICS)的认可,该委员会是保护地质时间尺度的机构。Zalasiewicz的努力可能会改变这种情况——他的ICS工作小组收集并辩论人类世作为正式时间单位的证据。他的小组的任务是确定人类世究竟是什么时候开始的,以及如何测量它的进程。

2016年,该小组计划在国际地质大会(International Geological Congress)的一次会议上发布一份报告。然后,ICS将决定是否将其祝福赋予人类世,重写地质学教科书,引入地球历史的一个新阶段。所有这一切的最大困难是,没有人知道人类世将如何展开。我们对这颗行星的统治在深时间的范围内可能是短暂的。或者,人类世可能会把整个地球变成某种新的状态,这种状态会持续到地球的剩余时间。最极端的是,人类世可能会超越地球本身的边界,成为星际,如果我们的后代将我们的地质足迹扩展到其他世界。知道我们有自己的时代要塑造,可能会改变我们对它的处理方式,可能的结果介于我们不朽的统治和即将到来的灭亡之间。

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在它存在的46亿年里,我们的星球一直在冷却的熔岩层和水中沉积物中书写它的自传。随着新岩石的形成,它捕获了化石和同位素,地质学家们读起来就像打印在纸上的文字。古老的岩石上也有地震、洪水、地热加热或冰川移动的痕迹。地质学家们观察着这些巨大的记录,寻找标志着整个世界何时发生变化的信号。通过识别岩层的不同意味着什么,地层学家慢慢地组合了地质时间尺度。

规模上最大的变化描绘了万代。第一次Eon,即冥纪,持续了6亿年,其特征是地球被熔岩和蒸汽覆盖。它结束的时候,我们的星球获得了巨大的海洋。太古宙持续了15亿年,留下了最早的生命迹象。接下来是元古宙,在长达20亿年的时间里,地球的大气层逐渐充满了氧气,大多数生命以单细胞的形式逐渐消亡。最后,显生宙,也就是我们现在生活的世宙,在大约5.4亿年前爆发了多细胞生命和动物多样性。

我们已经进入了一个新的地质时代,其特征是人类活动,而不是自然的无意识过程。

每一个“宙”被分成更小的时间段,称为“代”,再细分为“纪”。在我们现在的“宙”中,“代”和“期”的主要区别在于生物群落在多样性爆发时的兴衰和大规模灭绝,比如恐龙灭绝后哺乳动物的繁盛。地质时间尺度的更精细的细分,纪元,追踪气候、地理和生物多样性的微妙变化。纪元的名称通常来源于希腊语,并以“-cene”后缀结尾,意思是“最近的”:始新世、中新世、更新世。在Crutzen最初的构想中,人类世将是一个新纪元,一个“人类的近代时代”。但是人类世很可能变得更大。

Zalasiewicz说:“再过几个世纪,我们就会像往常一样捕食其他动物,破坏它们的栖息地,我们将迎来另一场地球范围的大规模灭绝。”“你看到的是大量的生物变化,它超越了‘大纪元’,在规模上接近一个时期,甚至一个时代。”

地质学家按照地质时间尺度将地球的历史分成若干块。 来源:UCMP, Berkeley

O其他地质学家认为,人类世甚至不是一个纪元,它可能根本不适合地质时间尺度。剑桥地层学家、ICS工作小组成员菲利普·吉巴德(Philip Gibbard)是批评者之一,他说,我们现在生活的时代应该被更恰当地称为晚全新世,因为它与最近的官方纪元相一致。吉巴德在报告中写道:“要想给‘人类世’下一个正式的定义,就需要有一个与‘全新世’截然不同的全球标志,以新的生物、沉积和地球化学变化为标志。一篇论文去年发表的。

然而,Zalasiewicz反驳道,地层学家必须考虑将人类世正式化,因为这个术语已经经常出现在科学文献中。“其他科学家正在用他们的脚投票,”他说。“我们只是在跟踪,看看他们是否在朝着合理的方向前进。”

争论是地层学家之间的惯例。为了将大多数时间切片形式化,他们必须对包含了相关的全球地质过渡的单一、精确的岩石测量方法达成共识。这块被称为“全球地层剖面和点”(Global Stratigraphic Section and Point)或俗称“金色尖峰”(golden spike)的岩石,涂油可能需要数十年时间。

想想二叠纪和三叠纪之间的界限,这是在大约2.5亿年前的岩石中形成的。二叠纪末期的岩石记录了许多不同物种谱系的突然、剧烈的消失。19世纪40年代,地质学家认为这次大灭绝事件意义重大,足以形成一个新的时期,三叠纪。但要确定三叠纪的开始,他们需要把三叠纪的开始与新事物的出现联系起来。研究人员花了100多年的时间才选择了一组化石来追溯这一全球地质变迁。地质学家选定了一种被称为牙形刺的鳗鱼状生物,这种生物在二叠纪大灭绝之后出现在全球各地。最后,在2001年,地质学家达成一致,认为这种特殊的牙形石最早出现在中国南方一个采石场的石灰石层中,使这一层成为三叠纪开始的金色尖峰。

“我们一直试图从地质学家的角度来看待这个问题。很有可能我们的许多城市在那段时间里已经被侵蚀殆尽了。”

找到一个黄金时期来正式化人类世无疑会更加困难。与二叠纪-三叠纪过渡时期的两亿五千万年前的沉积岩不同,人类世的大多数可能的岩石尚未形成,而那些可能已经包含人类活动信号的岩石是如此之近,以致于许多地层学的地质年代测定技术都被混淆了。这些技术带来的不确定性往往比将现代世界从全新世开始分隔开来的12000年要大得多。例如,标志着三叠纪开始的金色尖峰,伴随着约40万年的年代不确定。

因此,人类世的任何黄金峰值都需要记录一个分辨率更高的信号,可能是逐年的地球化学变化,而不是某些化石形式的首次出现。工作组的许多活动都围绕着衡量人类可能的示踪剂中哪一种能发出最精确的信号,以及这些信号在地球上的什么地方保存得最好。如果找不到,唯一的其他选择将是推翻旧的地层传统,将人类世的开始归因于抽象的日历日期,而不是一个实际的岩石序列。

英国地质调查局地层学家、ICS工作组现任秘书科林·沃特斯(Colin Waters)表示,由于对持久信号的需求,摩天大楼、高速公路和其他城市基础设施可能不会达标。“我们总是试图从地质学家的角度来看待这个问题,”他说。“很有可能我们的许多城市在那段时间里已经被侵蚀殆尽了。”

然而,对于已经埋在地下的基础设施,如地铁网络,或即将被淹没的东西,如建造在大规模下沉的河流三角洲上的沿海城市,情况发生了变化。随着三角洲慢慢沉入大海,在上面建造的任何建筑都被埋在厚厚的防腐沉积物之下,最终变成了岩石。新奥尔良、上海、拉各斯和阿姆斯特丹等海滨城市的下沉边缘已经进入地层记录。然而,这样的地方并不是世界上的常态,因此,沃特斯和其他许多地质学家怀疑,它们最多只能形成一个微弱的全球信号。


也许人类世的标志将更多地是一个已经消失的世界中所缺少的一切,而不是任何新事物的诞生。随着我们对化石燃料的使用增加了大气中二氧化碳的负荷,更多的二氧化碳渗入海洋,使海洋酸性太强,以至于富含碳酸盐的石灰岩和珊瑚礁溶解和消失。在化石记录中,未来的地质学家可能会看到白色碳酸盐沉积物、珊瑚礁化石和人类世黑暗泥泞地层之间的过渡。

对工作组影响最大的可能是一个众所周知的经得起时间考验的全球信号:核试验和反应堆事故产生的放射性沉降物。弹头爆炸和堆芯熔毁会将放射性同位素的混合物喷射到环境中,由全球各地的风和洋流携带。所有这些放射性同位素都以特定的速率衰变,所以它们的遗骸构成了人造信号,提供了极其精确的日期。“放射性沉降物真的就像指纹,”沃特斯说。

放射性信号将在20世纪中期开始出现,这一日期与人类世的其他关键标志非常吻合。乔治城大学(Georgetown University)的历史学家约翰·麦克尼尔(John McNeill)同意,20世纪中期将是人类世的起点,这一点大多数人都能达成共识。他说,同时出现的标志包括温室气体排放的增加、化肥的大规模生产、大规模森林砍伐以及物种的迅速灭绝。“有时候,”他说,“我们称之为‘大加速’。’”

但根据Crutzen最初的构想,人类世开始于蒸汽机的发展和随后的工业革命,将其开始于18世纪后半叶。其他人则认为起源更早。一种说法可以追溯到大约12000年前,在我们的祖先殖民这些地区的同时,在大洋洲、欧亚大陆和美洲,许多大型哺乳动物突然消失了。一些研究人员认为,贪婪的捕猎导致了这些物种的大规模灭绝,我们已经在地质记录中发现了这一点。还有一些假说认为,人类世的开始是在2000年至8000年前,随着农业在地球上的普及,空气和土壤发生了变化。人类世最早出现的时间甚至可能早于现代人类的出现,可以追溯到人类祖先的工具和火。

一些研究人员对人类世持更哲学的观点。对他们来说,日期和黄金峰值并不重要,重要的是明确认识到我们有能力调整地球的进程,让它变得更好。相对于哥白尼和达尔文几个世纪以来的贬低,人类世的概念可以提醒人们,他们有能力塑造地球上生命的未来。因此,人类世既是地质学和科学的问题,也是道德和人类意义的问题。史密森学会(Smithsonian Institution)的古人类学家里克·波茨(Rick Potts)把我们这一时期的官方名称视为变革的催化剂。“人类世的根本问题,”他说,“将是我们是否能够通过对其他与我们共享地球的生物抱有同情心来持续改变地球来表达我们的人性。”


自由撰稿人李·比林斯是《50亿年的孤独:在恒星中寻找生命》

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