人类在地球岩石上留下了不可逆转的印记

地质学家们正在安大略南部克劳福德湖的沉积物中寻找一种标志。例如原子弹的放射性沉降物，以便在地质记录中定义人类世的开始。

撰文：ANDREW CURRY

上个月的一个晚上，在柏林市中心的一座讲台上，Jens Zinke从透明塑料套筒中滑出一块白色的平板。起初，它看起来像一块聚苯乙烯泡沫塑料，表面有一个铅笔大小的沟槽。但仔细观察发现，这块板像岩石一样坚硬：它是弗林德斯礁（Flinders Reef）上切下来的一块珊瑚。弗林德斯礁是澳大利亚东海岸大约150英里外的一个高耸的海底岩层。

弗林德斯是可以保护原始自然的僻静之地。英国莱斯特大学的古气候学家Zinke说，附近地区“没有受到人类影响――如 旅游 、农业径流和工业污染等”。

因此该珊瑚礁可能是一个理想地标，来证明人类正在改变地球，人类的影响范围不局限于地区内，而是全球性的，而且在地质上也造成了长久的影响。自第二次世界大战以来，世界人口快速增长，工业和农业活动大幅增多，使人类影响进入到了“大提速”模式。

一些研究人员认为，地球的系统性变化深远，我们已经进入了一个新的地质时代。在过去的12000年左右的时间里，地球经历了更新世冰河时代和温暖稳定的全新世，产生了人类文明，而如今，我们创造了“人类世”。

如果是这样，那么地质学家就需要一种方法来确定它的具体起源。Zinke和另外几十名科学家在德国首都柏林的一个会议上聚集，共同讨论了世界各地可能标志着人类世开端的遗址。

“地质记录中人类世是真实存在的吗?”这个问题的答案是肯定的，”斯坦福大学碧玉岭生物保护区（Jasper Ridge Biological Preserve）的生物学家Anthony Barnosk表示。“下一步是：找到一个过渡点，以及它开始的时间，并寻找一个全球同步的标记，这个标记将永远存在于岩石中。”

弗林德斯礁是十几个候选者之一，那里的珊瑚每年大约生长1厘米。在从海水中捕获化学物质的过程中，科学家得到了精确的化学变化记录。Zinke从珊瑚上取下样本，用X射线投射出珊瑚的年生长线――就像树木的年轮，但肉眼看不见――可以精确地确定珊瑚的年代。他从弗林德斯礁采集的样本可以追溯到1710年，距今300多年。

在这段时间里，珊瑚的化学成分变化不大。但从1957年开始，监测捕捉到，在弗林德斯礁的岩心钚和放射性碳等放射性同位素有急剧增加，这是由于1963年全球禁令生效前曾进行地面原子试验。在珊瑚上也检测出了更多的盐和氮。

Zinke说：“这一切都显示了人类对地球的影响。”

“金钉子”荣誉

为了在地质时间尺度上定义一个新阶段的开始，地质学家使用被称为“全球界线层型剖面和点位”（gsps）的标记，又称“金钉子”。这个标记既是概念上的，也是物理上的：研究人员会寻找世界各地那个时期遗址的共同特征，然后在一个容易辨认特征的地方加上一个物理标记――更可能是“铜钉”，而不是真正的“金钉子”。（冰也有可能是“金钉子”，只不过在这种情况下，样品需要放在冰箱里。）

通常，探究地质秘密的关键特征是化石，但化石不一定是最著名的特征。侏罗纪时期最著名的是梁龙、剑龙和其他恐龙，但侏罗纪时期开始是由一种特殊的海洋软体动物的迅速蔓延来定义的，名为Psiloceras spelae。柏林会议的组织者之一、地质学家Colin Waters说：“大多数研究都集中在一个主要标志上――某个化石及其外观，或者某个生化标志。”

获得“金钉子”资格并非易事。每个地质边界只有一个“金钉子”，这一选择要经过长达数年的审查过程。名为“人类世工作组（AWG）”的专家委员会已经为此工作了十多年。

在确定了20世纪50年代是人类世最有可能的起点之后，AWG成员开始寻找一个能够捕捉到实物证据的地点。从弗林德斯礁、到日本别府湾，再到南极冰盖，十几个“竞争者”很快浮出水面。在柏林的会议上，每个地点的研究结果都得到了详细的展示，这给了研究人员一个比较证据的机会。“这是所有这些候选地点的亮相首秀，”Barnosky说。

在接下来的几个月里，研究人员将仔细研究收集的数据。到今年年底，他们会选择一个地点，并且这一选择将必须得到更大的地质学家团体――国际地层学委员会的批准，该委员会本身就是国际地质科学联盟的一部分。根据规则，人类世的“金钉子”必须位于其他科学家可以去观察、反复取样并得到相同结果的地方――尽管可能包括珊瑚或冰芯。

沉积物中的炸弹痕迹

在柏林会议上，一个接一个的报告讲述了一个类似的故事：无论是南极冰芯，加州的泥浆还是澳大利亚珊瑚，在20世纪50年代发生了巨大变化――自那以后的几十年里，这种变化还在继续。“这不是单一的证据，”伦敦大学学院的地理学家Simon Turner说。“大量数据显示，人类在环境中的活动正在加速。”

德国波罗的海莱布尼茨研究所的研究员Jerome Kaiser从距离德国海岸几百公里的波罗的海海底提取出了一个45.7厘米长的虎纹沉积物岩心。与南极不同，波罗的海地区人口众多――8500万人生活在这片海域的集水区。波罗的海深处大部分是无氧的静止环境，所以沉淀物轻轻地沉淀到底部，便流入海洋。Kaiser捕捉到了150年前的海底泥浆。

Kaiser指着中心上方的一个地方说，1956年左右，情况开始真正发生变化。薄薄的一层泥里开始囊括世界各地变化的残留物：遥远的太平洋核弹试验产生的放射性钚和镅，有毒杀虫剂DDT，以及二战后燃煤电厂扩散产生的更高水平的煤烟颗粒，这些污染物都排入海水，并逐渐沉降在泥里。

虽然许多这样的指标只能在显微镜下或通过检测特定的化学残留物来检测，但有一个变化要更明显。Kaiser说，在战后时期，欧洲农民大规模使用人工肥料，数十条河流将富营养化的土壤直接冲进波罗的海，这些营养物质促进了藻类和其他海洋植物的数量。这种变化非常明显：随着更多有机物的出现，沉积物的颜色突然发生了变化，从灰色变成了深棕色。

Kaiser说：“20世纪50年代中期出现了一个肉眼可见的明显转变。”“你真的可以说，‘人类世从这里就开始了。’”

一些“金钉子”候选者受人类影响迹象更明显。在俯瞰旧金山湾的山丘上，一个几乎完全淤积的湖泊保存了130年来每年沉积的淤泥，每层清晰的厚度约为2.54厘米。它被称为西尔斯维尔水库，是1892年一个水坝工程创建的人工湖，现在是斯坦福大学碧玉岭生物保护区（Jasper Ridge Biological Preserve）的一部分。

“这是人类活动创造的地质记录，”斯坦福大学古生物学家Allison Stegner说。

科学家从另一个可能成为人类世“金钉子”的地方收集沉积物芯：加州的西尔斯维尔水库。这是一个人工湖，厚厚的淤泥层正慢慢淤积起来。

摄影：Elizabeth Hadly

西尔斯维尔的泥浆记录了当地和全球变化的：该地捕获了从太平洋吹来的化学物质。

摄影：Allison Stegner

每年，西尔斯维尔的泥浆都会捕捉到加速人类世发展进程的典型物质。例如，从20世纪30年代开始，随着其他污染物如汞的出现，出现了更多的球状碳质颗粒――这是发电厂和工厂烟囱排放的细颗粒烟尘的专业术语。世界各地增加使用含铅汽油也会导致铅的增加。Stegner说：“我们看到了全球范围内巨大的加速信号。”（20世纪70年代，含铅气体开始被逐步淘汰后，铅水平下降了。）

西尔斯维尔和弗林德斯礁一样，有个特别明显的标志，就是核弹爆炸引起的辐射激增，从20世纪40年代开始，到1963年达到顶峰。

Stegner说：“放射性核素与地球上重要事物的变化是一致的，有一个特定的开始和峰值，并且均匀地分布在地球上，Stegner说”。“变化的原因是什么并不重要，我们只是在寻找同时存在的东西。”

什么是可逆的，什么是不可逆的？

在温暖的春日阳光下，喝着咖啡吃着素食午餐，AWG的成员们一致认为，寻找人类世开端的工作推进速度可能会令人沮丧。人类活动已经开始了一场持久的转变，而接下来会发生什么还不清楚。斯坦福大学生物学家Elizabeth Hadly说：“这种改变是不可逆的。”“情况相比以前会有所不同，过渡也十分艰难。”

尽管如此，会议上还是有些人持有乐观态度。我们从前认为不太可能的地方看到了希望――比如南极半岛冰原，英国研究人员在那里收集了几个世纪前的冰川冰。这个地点距离最近的考察站400多公里，只能通过配备滑雪板的双水獭（Twin Otter）飞机到达。

2012年，一组研究人员向地下钻探了133米，将冰块按一米长分割开，并将它们装进几十个纸板箱中，带回研究站。它们经过漫长的海上航行到达了英国的实验室，将冰装在一个冷冻至零下25ºC的集装箱里――这以温度与南极半岛的温度差不多。从1621年开始，冰芯保存了四个世纪以来每年的降雪，以及夹在雪中的气泡。

在会议的第二天，英国南极调查局的科学家Liz Thomas上台展示了冰芯的数据。为了进行分析将冰融化时，这些气泡在实验室里发出噼里啪里的响声，研究人员就此发现了冰中封存的甲烷，这是一种比二氧化碳强80倍的温室气体。这种气体在1800年开始上升，在20世纪中期急剧上升，反映了全球工业和农业的扩张。油井、稻田、就连奶牛打嗝都会释放出这种气体。

Thomas说：“在20世纪50年代到70年代之间，甲烷浓度的升高速度是过去1000年间的100倍。”

对Thomas来说，测量出大量甲烷实际上是个充满希望的信号。与二氧化碳不同，甲烷在大气中会在大约十年后消散。Thomas说：“如果开始改变土地使用和农业运作方式，甲烷浓度就会迅速下降，而二氧化碳的持续时间更长。”“这就是为什么，如果我们停止食用牛肉，就可能可以改变局面。”

换句话说，无论“金钉子”在地质记录上标记了什么变化――古代软体动物的繁殖，炸弹试验的放射性同位素，或者燃煤电厂的烟尘――它们都是永恒不变的了。但现在为“大提速”踩刹车还为时不晚。

Thomas说：“我担心，如果我们说‘已经到达了一个新的时代’，人们就会认为，损害已经造成，不可逆转，不如放弃吧”。“但其实我们仍然可以做出积极的改变。”

（译者：张B然）