多少年前，人类开始永久改造地球？|地球|人类世|混凝土
广泛分布的铝管、塑料、混凝土和化石燃烧时留下的碳颗粒已经遍布全球了，其中不仅包括大陆，还有海洋。所有的证据都说明，我们已经开创了一个新的地质时期——人类世。究竟这个新的地质时期是从几千年前人类刚遍布全球时就开始了，还是在未来某个时刻，人类使尽了浑身解数，对生存的环境造成了极大的影响后才开始？
撰文 | 简·扎拉斯维奇（Jan Zalasiewicz）
翻译 | 程孙雪子
从第一次使用火，到第一次使用核弹；从第一次制作石器，到第一次建起摩天大楼，人类以意想不到的速度改造着地球。这些新技术和新产品会对地球造成多大的影响？它们会留下显而易见的特征，创造一个属于独属人类的“地质年代”么？
2000年，保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）在墨西哥即兴创作了“人类世”（Anthropocene）一词。这位荷兰学者是世界上最有名望的科学家之一，他因提出“核冬天”而名噪一时，因为他认为全面核战的爆发会对全球动植物造成致命的影响。此外，他还凭借一项关于全球性灾害的研究（关于人类活动导致的地球臭氧层破坏）获得了1995的诺贝尔化学奖。
我们在人类世
在墨西哥举办的那场研讨会上，他正认真聆听专家们讨论全新世以来全球环境变化的证据。地质学家认为全新世始于1.17万年前，一直持续至今。克鲁岑越听越沮丧，终于拍案而起说：“不！我们已经不在全新世了，我们在……”他停下来想了想，“人类世！”
房间里鸦雀无声。这个词显然击中了要害，在之后的会议中不断被提及。那年，克鲁岑同研究硅藻的专家尤金·斯托莫（Eugene Stoermer，已故）合写了一篇文章，讨论这个问题。斯托莫在几年前也曾独立提出过“人类世”的概念。两位学者在文章中写道，证据非常显而易见：人类的工业化已经改变了地球大气和海洋的化学组成，极大地影响了地形和生物圈，包括硅藻种群。我们正生活在一个由人类驱动的新地球上，它已经大不相同了。克鲁岑的文章生动又具有说服力，他崇高的名声也让文章有了更深远的影响力，这个想法在国际地圈生物圈计划中的数千名科学家中迅速扩散（就是这项计划赞助了这次在墨西哥的会议）。“人类世”的概念也开始在全世界的科学论文中出现。
但这真的是地质变化吗？它真的有如此强大的影响力，能在全球的地层中留下印记吗？260万年前，冰河时代逐渐伸出了魔爪，标志着更新世已经开始。人类对脚下土地的影响真的能与之抗衡吗？1.17万年前，覆盖地球的巨大冰川开始退缩，冰川融化导致全球海平面上升了120米，使历史迈入全新世。人类真的能够导致这么大的变化吗？在地球动荡的历史中发生过无数重大变迁，时间单位达百万甚至上亿年。人类仅仅几个世纪的“努力”真的能与之相较吗？
类似的想法以前也出现过。19世纪和20世纪早期就有学者提出过“灵生代”（Anthropozoic/Psychozoic）的概念，比如意大利牧师安东尼奥·斯托帕尼（Antonio Stoppani）和美国博物学家约瑟夫·莱肯特（Joseph LeConte），但地质学家对此并不屑一顾，甚至严厉斥责。无论看似多么瞩目，人类活动怎么能与伟大的自然变化相较？例如整个大洋和山脉的产生和消失、超大型火山喷发、陨石的毁灭性撞击等。用这种尺度来衡量时，人类活动显得既短暂又渺小。
此外还有一个问题。侏罗纪、白垩纪、更新世、全新世这些地质学名词并不仅仅是标签，而是复杂的地质年代表中采用的正式名称。地质年代表则是描绘地球历经46亿年兴衰演化的根本。这些名称都是国际地层委员会经过数十年采集证据并不断讨论而确立的。它们所代表的“世”、“代”等时间单位都有着特定的含义。地质学家们对此十分严谨。宣布一个新的“世”就意味着，科学家相信人类已经改变了地球演化的进程。
“人类世”的概念还没有经过任何评估。而且，尽管克鲁岑十分受人尊敬，他的本职工作也只是研究环境压力的大气化学家，不是研究岩层的地质学家。然而在2008年，伦敦地质协会地层委员会的成员们意识到，这个名词已越来越多地出现在学术文献中，仿佛被正式确立了一样。因此，协会决定，他们必须正面应对这个趋势。
这个谨慎又有些保守的小组在伦敦伯灵顿宫的旧世界议事厅举行会议，与会者还包括墙上挂着的庄严画像。很多维多利亚时期的科学巨匠从这里走过，比如查尔斯·达尔文（Charles Darwin）。在这历史底蕴深厚的环境中，科学家开始对“人类世”展开地质学评估。或许连他们自己都没有想到，大多数人都认为，把这个概念作为潜在的正式地质年代单位引入地质学中是有好处的，应该认真研究相关影响。会上，国际地层委员会（负责修订地质年代表）第四纪地层分会的主席——地质学家菲利普·吉伯徳（Phillip Gibbard）提出，组建一个工作小组，集中研究创建“人类世”的问题。
为了提出充分的证据，科学家必须证明人类的影响能够在地层中留下清晰的印记，能够让数千万年甚至数亿年之后的地质学家识别出来。地层在这里扮演了至关重要的角色。对地质学家而言，地层就等同于地质时间。研究的关键需要落到“年代地层间隔”上，即一层可以被敲打、取样或挖掘（比如恐龙骨骼）的岩石，代表一段新的历史。对于“人类世”来说，要想具有如此深远的地质学含义，成为正式名称，它必须具有自己的年代地层单元。但这样就符合要求了吗？具体情况还是仁者见仁，智者见智。
关键的岩层
先来说说组成岩石最基本的矿物吧。举例来说，金属几乎总会与其他元素结合，形成不同的氧化物、碳酸盐和硅酸盐（也有一些例外的情况，它们以单质存在，比如金子）。人类已经学会了从这些化合物中大量地分离出金属。自第二次世界大战以来，我们已经生产了超过5亿吨铝，如果制成厨用铝箔，足以覆盖整个美国土地。随着我们将数十亿计的易拉罐、器械、香烟盒衬垫及其他垃圾散布在全球各处或垃圾填埋场中，纯铝正慢慢变成现代沉积物的一部分。
上一次新矿物形成的重大事件发生在25亿年前，当时是由地球大气氧化事件引起的。那次事件产生了一系列氧化物和氢氧化物，其中不仅产出大量氧化铁（也就是铁锈），还一不小心把地表从灰色染成了红色。但现在，人类已经通过合成矿物创造了另一次新矿物形成事件，例如常用于制造工具和圆珠笔的碳化钨。最引人注目的发明大概要属“类矿物”了，比如玻璃和塑料。在二战以前，塑料仅限于用来生产少数几种材料，如虫胶、胶木、人造纤维等。到了战后，年产量则迅速激增到3亿吨，大约相当于全部人口的体重之和。塑料具有持久性和耐腐蚀性，因此被广泛应用，而这些性质也意味着它们会在环境中长期存在。
塑料垃圾在陆地上留下的印记已经很强了，在海洋里这种印记还更显著。由于很多海洋生物都能够以塑料为食，大量塑料最终随着动物的死亡而留在海底的淤泥中，迈出形成化石的第一步。此外，分布更加广泛的是肉眼不可见的塑料微粒，例如从合成服装材料上脱离的纤维等。研究人员发现，即使在远离陆地的大洋底部，在每平方米淤泥中也能发现数以千计的纤维。
人造岩石也随处可见。就拿体积硕大的岩块来说，混凝土处于绝对的统治地位。迄今为止，我们已经生产出高达5000亿吨的混凝土，相当于地球表面每平方米都能铺上1千克混凝土。我们用混凝土建造了楼房、道路和堤坝，而城镇地下经过施工翻修的土壤中也遍布混凝土碎屑。再加上人造的砖块、陶瓷等物，这些已经是典型的“人类世”岩石了。人类还在大规模地改造地壳上部。我们制造的大量岩石早就不知不觉混了进去，那些大型机械挖掘泥土建造楼房，或翻犁土壤种植庄稼时，也在加速这个过程。目前，人类改变的沉积物早已超过河流、风等自然力量的作用了。
纽约城的混凝土森林会长期存在，足以永久地在地壳中。
改变化学成分
过去的一个世纪中，化石燃料的广泛使用使得铝、塑料和混凝土的生产越来越迅速，沉积的量也变得越来越大。这个过程也产生了一些副产品，由于大量燃烧化石，全球范围内的沉积物中也留下了各种各样的化学印记。工业革命开始以来，大气中二氧化碳含量升高的速率已超过全新世初期冰川退缩时的水平（当时排放的气体以小气泡的形式被捕获并保留在极地冰盖的冰层中）。
燃烧的过程还会产生烟，因为一些惰性微粒没有燃烧完全。这些烟尘飘落在全球各地，形成可以保留下来的地质信息。白垩纪与古近纪的界线是由陨石撞击事件决定的，该事件导致的大火就在岩石中留下了类似的信息。燃烧化石燃料所产生的碳中，动植物易吸收的较轻的碳同位素 （12C）含量明显较高。随着这些生命的逝去，它们慢慢变成化石，给人类世中留下永久的12C印记。
影响范围十分广阔的农业活动也留下了独特的化学印迹。人类早在1万年前就开始发展畜牧和农耕，但一直到20世纪早期才大量使用氮肥和磷肥。氮肥一般是通过哈伯-博施法从空气中提取，磷肥则来源于土壤。我们对土壤、水体和空气都造成了巨大的干扰，这些行为都留下了清晰的化学标记。风裹挟着这些化合物飘到远离农业区的地方，甚至污染高纬度地区的湖泊。化肥从农场流入溪水与河流，最终汇入海洋，刺激浮游生物的生长。随着生物死亡和腐烂的激增，它们会形成一个“死亡区域”，每年致使数十万平方千米的海底生物窒息而死。被破坏的海洋生物也可能会以化石的方式留存下来，在未来的岩层中诉说今天的故事。
其他化学记号还包括持久的有机污染物（如杀虫剂）以及有毒的工业化学物质（如二噁英）。这些物质正在污染大量沉积物。其中有些能够长期留存在于地质历史中，就像古代藻类产生的长链碳化合物一样。现在的古生物学家就是利用这些作为示踪物来研究数千万年前的古环境。
每次核弹爆炸后散播到全球的放射性粒子也可以被检测到。尽管只有很少几枚核弹是在战争中使用的，但很多国家都在20世纪40年代中期到90年代末期这段时间进行过核试验，总计投放了超过500枚核弹。这些微粒落入土壤、极地冰盖和海底沉积物中，也被地表的动植物吸收，形成的放射性层也成为了人类世最明显的标记。
很明显，我们人类也会在地球的生物组成中留下印记。具体来说，我们这个物种虽然在几千年前还只是芸芸众生中毫不起眼的一类，现在已然成为陆地和海洋中的顶级掠食者了。我们的需求大概占用了地球生物生产量的四分之一。这就造成了我们是所有陆地脊椎动物重量（以体重计）的三分之一，而我们为满足食物需求改造的农业物种则占到了剩下部分的绝大多数。野生动物已经被挤到了边缘地带，只占了不到5%。在占领全球土地的过程中，我们已经全面改造了剩下的野生动物，将动植物有意或无意地带到别处，同化全球生物圈。我们还杀死了大量物种，再过一两个世纪，地球的生物多样性甚至可能受到一次毁灭性打击，甚至就像恐龙灭绝时那样。这些变化都会以化石组成的变迁在遥远的未来表现出来。
撑起一个“世”？
总之，我们已经留下了令人敬畏的一系列地质印记。这些影响会永久改变地层和未来的历史，从而确立一个正式的新时代吗？或者说，当人类消亡后，地球系统会恢复原状，将我们所建设的东西侵蚀殆尽吗？这样的变迁就像珀西·比希·雪莱（Percy Bysshe Shelley）在诗中描绘的奥西曼迭斯帝国一般。现在的任何判断都为时过早。
幸运的是，过去40亿年里，地层给我们留下了少许信息。地壳抬升的地方，比如正在隆起的山脉，地表的结构确实会被侵蚀、冲走，并以沉积物颗粒的形式，进入远离大陆的海域。而地壳下沉的地方，如世界上很多著名三角洲的底部，不断沉积的地层可以保留非常微小的遗迹，如叶片、树枝、足迹等。因此，受到构造作用抬升的旧金山大概最终会被风化殆尽。然而，正在下沉的新奥尔良、上海和阿姆斯特丹，其表面复杂的结构将留下大量遗迹，包括铝、塑料、陶瓷，以及填充了金属的牙齿和人造髋骨等。在数百万年后，这些地层最终会被高高地抬起，新形成的断崖将展现出与众不同的人类世地层。
人类行为导致的长期后果，以及化石的存在，也会让人类世地层与众不同。结束白垩纪的陨石撞击是瞬时的，撞击产生的冲击波在几小时内就结束了，但它的影响却改变了之后几百万年的生物圈结构，甚至它的影响还遗留到了今天。如果没有那颗陨石，我们大概也不会存在了，恐龙可能会继续统治地球。
人类的影响虽没那么突然，但却十分迅速。这种影响也可能像之前我们描述的现象那样在消失后长期发挥作用。现在很多变化都有加速的趋势，而其中有些影响还处在早期阶段，比如物种灭绝、气候变化和海平面上升等。不管化石燃料时代何时结束，它造成的影响都只会以十分缓慢的速度消退，这个过程可能长达数千年。此外，在环境稳定的全新世发展起来的人类文明也不得不慢慢适应一颗动荡的地球。
我们也可能会通过另外一些方式产生长期影响。和陨石撞击或冰川退缩相比，人类的活动非常复杂易变，有极强的改造作用，我们改造地球的能力来自智力、控制力以及高度的社会属性——这种属性会让我们不断把新知识传播开来。这些特征帮助我们发展出了各种可以让我们适应环境，让我们生存下去的技术，而技术本身的演化，也会逐年加快。
杜克大学的荣誉教授彼得·哈弗（Peter Haff）把这个新生的系统叫做“技术圈”。技术圈也可以被看作是生物圈的副产物。当然，它也有自己的动态和规律，我们的控制只能发挥部分作用。这种动态也会带来新的影响，它或许会使硅基智能快速发展，成为能与我们抗衡的一支力量。在所有能够决定地球未来的变化中，技术圈大概是最无法预测的。它可能演化出与原本的预测不一样的修订版人类世，而在这个版本中，人类可能难掌大权。目前，科学家只能决定如何描绘现在的情况。这个被人类迅速、深远甚至永久性改造的地球，是否可以在地质学时间尺度上，被视为一个新的地质时代呢？
何时进入人类世？有科学家认为，他们终将证明这个时代与开始于1.17万年前冰川退缩 的全新世明显不同，而1950年大概是最合理的我们迈入新时代的门槛。
有权决定这件事的地质学家们还没有达成一致，因为还有很多重要的问题需要解决。例如，把人类世的起点设在什么时间点上？科学家提出的建议纷繁多样：有人建议把起点设为几千年前人类影响刚开始出现时；有人认为，起点应设在遥远的未来，也就是人类的影响在地层中明显表露出来时。从实际角度来看，最合适的界线大概是20世纪中叶人口和能源需求明显加速上涨的时期，那时全球工业化也刚开始。在这段时间后，已经有大量混凝土、塑料、钚和改变后的生物遗骸留存在地层中，刻下了明显印迹。
地质学家正在寻找一个合适的“金钉子”，它应该是一个经过严格筛选的参考物，可以作为划分新时代的全球标记。究竟哪里能够提供这样的参考呢？是格陵兰和南极冰层中捕获的放射性内核或碳颗粒，是全球分布的湖泊和峡湾沉积物，还是未经扰动的海底？还是其他的指示物，比如树木年轮或珊瑚生长纹中记录的现代化学组成变化？
科学家们仍在继续寻找答案。
本文转自环球科学