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人类世(5):一个地层学问题还是流行文化? 精选

已有 7710 次阅读 2015-3-16 12:33 |个人分类:一起读顶刊|系统分类:科研笔记

美国大片《博物馆惊魂夜》系列电影我都看过了,虽然故事情节有些扯,但还是非常喜欢电影的创意。从2006年开始,一直追踪到2014年的第三部。电影中许多场景是在美国国家自然历史博物馆化石大厅拍摄的。不过这个大厅目前正在进行大规模的翻修,所有的恐龙都搬走了。该翻修工作将耗费4500万美元,计划于2019年完成。当化石大厅再次打开时,那就不仅仅是重温地球遥远的过去。除了典型的霸王龙和三角龙,将会有一个新的部分,那就是让游客思考目前主宰地球的物种,帮助人们反思自己在地球上的角色。

这种具有激发性的展览将让人们关注人类世。虽然人类世在地球历史上只是小小的一个薄层,但人类已经成为一个主要的地质力量。仅通过采矿活动,人类就比世界上所有的河流所移动的沉积物总和还要多。此外,智人还温暖了地球、提高了海平面、破坏了臭氧层、酸化了海洋。人类对地球的影响是否足够建立了一个新的地质时代?

许多研究人员指出,人类世(Anthropocene)应该被划分成一个新的地质时代。这一想法得到了许多人的认可,特别是在过去几年里讨论的人越来越多,而且不限于地学家们,这个词已经在考古学家、历史学家,甚至性学家们中广泛采用。世界各地许多博物馆几乎都展出了来自人类世的艺术灵感作品,媒体们更是痛快地接受了这个想法。前不久,上海科技馆的自然博物馆新馆落成了,我有幸参加了其内部观摩和测试活动,其中人类世就是一个独立的主题(为防止剧透,这里点到为止)。

其实,这个想法由来已久。在十九世纪中期,就有一些地质学家试图识别人类日益增长的力量,也提出过类似的建议,只不过采用了不同的名称。这个想法在过去几年重新得到关注,部分原因是环境的快速变化,以及德国化学家Paul Crutzen的影响。Crutzen用第一手数据揭示了人类活动是如何改变地球的。在19701980年代,他发现了人类所产生的污染会伤害大气臭氧层,这个工作最终让他赢得了诺贝尔奖。2000年,他和密歇根大学的Eugene Stoermer提出,人类已经对地球产生了重大影响,这个时代可以看成是一个新的地质时代。而且他建议这个时代从十八世纪晚期工业革命初期开始算起。作为一个大气化学家,Crutzen显然并不是想去纠正地质学界地质年代表上的变化,但这个想法却激发了许多地质学家的关注2008年,伦敦地质学会的Jan Zalasiewicz等撰写了一个提议,敦促地质学界考虑一下Crutzen等的想法,他恰好也是国际地层委员会(ICS)第四纪专门委员会的一员,负责将这个问题进行深入讨论,他自己则担任了人类世工作组主席。之后,他的工作组出版了两个大报告和许多论文。Zalasiewicz感慨地说,人类世“是一个数量级比地层学更复杂的问题。

 不过,问题似乎没有那么简单。虽然这个术语说明了人类发展的趋势,但仍然是一个非常模糊的概念,一个非官方名称,尚未被接受为地质年代表的一部分,因此也有许多人提出了异议。

 这些争论促使人们关注地质学家对地球所划分的45亿年历史,其中有些是很容易被忽视的过程。一般,地质学家们是根据岩石、海洋沉积物、冰芯和其他地质沉积物中所包含的地层学证据来决定地质年代。地质学家们花了数个世纪艰苦的地层工作,确定了地球上主要的岩石单元,并按照形成顺序排列起来,为研究地球的过去提供一个重要的研究平台,因此,地质年代表是人类伟大的成就之一。

在地质时间表上,6600万年前,恐龙灭亡的年代称为新生代。其中,第四纪占据了过去258万年,地球已经经历了数十个冰河时代。第四纪的大部分由更新世占据,自最后一个冰河时代开始了全新世的时代,还是一个相对短的时间。现在要定义全新世的开端,必须找到一个明显的信号来标记这个边界。大多数地质单位是由一个特定的岩石变化记录来确立的,通常是第一次出现一个广布的化石。但全新世还这么年轻,从地质学上讲,需要非常高的精度。气候变化是一个突破口,格林兰1492 .45米的冰钻确定了变暖的化学信号,世界各地的湖泊和海洋沉积物也观测到类似的信号,可让地质学家们精确确定全新世的开始。找到了全新世的起点,那么人类世是在其结束之后才开始的呢,还是可完全取代它呢?

 Zalasiewicz的人类世工作组开始考察这个问题时,他们收集了历史上人类所带来的更长时间改变的数据。农业、建筑和河流筑坝所剥离沉积物至少是自然力量侵蚀的十倍。沿着海岸线,人类施肥所流入的营养产生了缺氧死区,来自化石燃料的燃烧产生的二氧化碳酸化了海洋,改变了表层海水pH0.1个单位。人类活动对全球气温、物种灭绝速度和北极冰损失有明显的影响。

 一些研究者认为,起始时间应该从5000多年前农业发展和畜牧业栽培开始,或3000多年前采矿开始。但问题是,无论是工业革命还是那些早期的这些变化都没有留下明显的全球同步地质信号。 

在今年312日出版的Nature中,两名研究人员提出,人类世开始的标志应该从1570年至1620年间大气二氧化碳浓度出现明显降低时开始。他们认为这个变化是由于美洲5千万原住民的死亡,引发了欧洲人的到来。欧洲人接管了6500万公顷的废弃农田,重新种植作物,减少了全球二氧化碳(该文非常有趣,之后再专文介绍)。

 Zalasiewicz等也考虑了原子弹时代留下的地质标志。1945年和1963年间,地球上进行了约500次地上核爆炸。这些爆炸中产生的碎屑环绕地球,在沉积物中产生了一个可识别的放射性元素层。同时,人类在许多方面也正改变着地球的地质面貌,堪称现代世界中伟大的加速度。比如,随着塑料制品大量涌入环境,还有铝制品、人工肥料、混凝土和含铅汽油,这在沉积物上一定留下了明显的信号。

 地层学家们不太认可这样的说法。美国地质学会2012年一篇评论问道:人类世究竟是一个地层学问题还是流行文化?,他们抱怨这个概念的推崇者采用舆论宣传工具,任何时候做任何事都有报纸文章摇旗呐喊,看上去更像是一个政治声明。他们相继发表了一些论文,提出一些担忧。人类世是否真的在全球地层上有重要的记录,因为能代表过去的70年的深海沉积物层还不到1毫米厚。另一个更大的问题是这个名称是否合适,这只是现在和未来存在的一些事儿,能作为地质年代表的一部分吗?批评者担心,一些反对该提议的重要论证是否已经被大众的热情所淹没,其中,致力于环境科学研究的人员想要突出人类的破坏性。而一些支持该提议的人都是狂热者,甚至可以与某些宗教团体相比拟。

 当然,如果该方案最终没有通过,研究人员仍然可以在非正式的场合继续使用这个名称,正如考古学上的许多术语(如新石器时代和青铜时代)一直沿用至今。不管最后结果如何,人类世已经拥有了它自己的生命力。在过去的两年里已经有三个期刊相继问世,论文的数量也急剧上升,2014年发表的论文已经超过200篇。

 也许,到2019年,当自然历史博物馆化石大厅重新开放时,人类世展览会向我们刻划一个正式的地质年代。

 

参考资料

Nature 519, 144–147 (12 March 2015)doi:10.1038/519144a


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