“人类世”真的来了?

2019-12-10 10:00保罗·克鲁岑
奥秘 2019年9期
关键词:沉积物大气变化

为什么要划分人类世?

“人类世工作组”认为“人类世”已来临,并计划于2021年向国际地层委员会提交正式提议。“人类世”究竟是什么呢?

地球历经太古代、元古代、古生代、中生代、新生代,这五个伟大的时间尺度,见证了地质结构天翻地覆的演变、物种的进化,如今的我们正处于新生代的第七世——全新世。全新世始于地球最后一次冰期结束,随着大范围的冰川消退,地球变得越来越温暖湿润,人类农业开始起步,繁衍壮大,到今天,全新世已长达1.2万年之久。

然而白近代以来,人类的力量越来越强大,开始对地球产生不可忽视的影响,早在19世纪中叶,就开始有学者思考人类对地球的这种影响,并把人类活动也看作一种特殊的地质作用。这种影响到了现代只增不减,于是有人开始思考,是否我们已经进入了新的时代?故而人类世的概念开始出现。

2000年,在墨西哥举行的一次学术研讨会上,人类世的概念第一次引起重视。当时诺贝尔奖得主、荷兰大气化学家保罗·克鲁岑认为,我们现在已经不在全新世,而是处于人类世。

此后,这一想法迅速传播开来,并引起不同领域学者的重视。2009年,国际地层委员会成立“人类世工作组”,正式开始研究人类世作为一个全新年代地层单位的可行性。

2016年,工作组在冰心、河海的沉积物中找到了多方证据,证明自20世纪中叶以来,地球就已经进入一个与全新世完全不同的时代。

2019年5月21日,人类世工作组的34位委员发起投票,决定正式向国际地球科学联合会提出“在地质年代表上加入人类世”的申请,并把人类世的起始时间定在20世纪中期,最终获得了29票赞成。

为什么要划分人类世?

在地球历史上,我们熟知的庞然大物、地球曾经的统治者恐龙,就是因为小行星撞击地球造成的全球生态系统崩溃,而彻底退出历史舞台。随之发生的是爬行动物和裸子植物的衰退,以及哺乳动物、被子植物的崛起,地球地貌出现了截然不同的变化。地质学家将这一时期划为中生代的结束,以及新生代的开始,地球从白垩纪进入到了古近纪。

就像把45亿岁的地球根据不同特征划分为若干阶段一样,划分人类世有利于研究和认识地球,是十分有必要的。虽然人类世和全新世的差别没有以上历史时期那样显著,但也足以达到划分新地质时代的标准。

而划分人类世的标准,根据的是地球环境发生了变化且这种变化是由人类造成的,那么人类对地球究竟造成了哪些影响呢?

早在8000年前,人类就开始进行农业活动,焚烧森林、种植植物,使得大气中二氧化碳和甲烷含量升高。有的学者认为,这一时期人类就开始对地球的生态造成了影响,所以人类世应该从此时开始算起。这种想法当然不可取,因为虽然早期的农业活动确实会对大自然造成影响,但这种影响微乎其微,没有留下相应的痕迹,当时大气的变化很可能只是大气自身波动,并非人类所为。

18世纪英国工业大革命后,大规模的工业生产燃烧了大量的煤炭,导致大气中二氧化碳含量明显升高,超出了自然波动范围,所以有观点认为应该以这一时期作为人类世的起点。但工业革命仅仅改变了大气成分,对地球其他方面并未带来全球性变化,所以这一观点也站不住脚。

自第二次世界大战结束后,人类社会全面飞速发展,人口成倍增长、化石燃料大量消耗,人类改造自然的能力已与过去不可同日而语,人类活动对自然的影响已扩大到整个地球,以前所未有的速度改变着这颗行星,并且超越了自然本身的力量,成为主导地球环境的第一因素。所以,将20世纪50年代作为人类世的起点,是科学合理的。

地球自诞生至今,经历了46亿年波澜壮阔的沧桑巨变,生命在数个纪元中生生不息、轮回不止。最近《自然》杂志报道称,权威科研小组“人类世工作组”通过投票,认可人类已正式进入新的地质时代——人类世!

进入人类世的地球有哪些变化?

随着科技大爆炸以及全球化的推进,人类行为已经影响到全球的每一个角落,但人类世是一个地质年代,地质学家划分全新地质年代不仅仅考虑“影响”和“变革”,其标准主要是根据地层的变化,这种变化必须十分明显,能形成永久性的标志,后世能将其作为参考。故地质学家选择了几个典型的地質特征,作为人类世的存在依据。

第一个是核爆炸产生的沉积物。1945年7月16日,美国在新墨西哥州进行的人类历史上第一次核试验标志着人类进入核时代。

对于地质学家而言,核爆炸也在全球范围内形成了一个可对比的年代标志层。因为原子弹的威力源自铀-235和钚-239两种放射性同位素瞬间裂变产生的能量,核爆发生后,这些同位素及其产物也被带到了大气中,随大气环流到达全球各地并沉积下来,所以在全球各地的湖泊、冰川和海洋等的沉积物中都可以找到包含核爆产物的沉积层。且铀235这样的物质半衰期非常长,大约为7亿年,能够在很久以后被后世人类所发现。

第二个是人类在农业生产时使用的氮肥、磷肥等化肥在土壤层、水体中留下了明显记录,改变了河流、海洋等水体沉积物的特征,使得土壤、水体沉积物中氮、磷等元素发生了明显变化,造成25亿年以来地球上最大的一次氮循环变化。

第三个特征由人类的生活用具所带来。塑料、建筑物等人造物,几乎遍布全球各地。其中塑料随着人类活动或者水循环进入了地球各个角落,从大洋深处到极地冰川,都有塑料的影子,这些也必将会留下明显的地质记录。

第四个特征因人类大量使用化石燃料而造就。工业革命以后,煤炭成为了工业生产的主要燃料;第二次世界大战以后,石油则成为了丁业不可或缺的血液。化石燃料若燃烧不充分,就会产生碳,排放到空气中,随着空气循环到达全球各地沉积下来,成为明显的黑炭层。此外还有温室气体的排放,也就是二氧化碳。化石燃料和自然界其他环境中的碳同位素组成具有明显的差异,大量使用化石燃料会明显改变大气和水体碳同位素的组成,在石笋、冰川等沉积物中留下明显的地质痕迹。

南半球坎贝尔岛上孤零零的一棵北美云杉。它的年轮层显示放射性碳在1965年达到峰值,研究人员倾向于将这一年定为人类世的开始。

科学家认为,核试验造成的放射性物质沉积,可以作为定义人类世的“金钉子”。

第五个也是最后一个特征,即生物灭绝的速度大大加快,不亚于历史上任何一次生物大灭绝。如果不加控制,在接下来的几个世纪中,将会有75%的物种永远消失。

把人类世划分为一个新的地质年代,不仅是科学研究的需要,更是在提醒人类,我们作为地球上的一个物种,对地球环境的影响力已经超过了地球本身,能力与责任相匹配,人类必须担负起保卫地球、保护我们赖以生存的家园的重任!

●陈金峰荐自《北京日报》

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