「人類的」紀元會登入地質年代表嗎?

說起地質年代表，你會首先想到什麼呢？生物大爆發的寒武紀、造就有史以來最大滅絕的二疊紀、還是孕育了恐龍帝國的侏羅紀？無論你想到什麼，今後，我們很可能就會在這張橫貫四十六億年的地質年代表中，看到屬於我們人類自己的世代了。作為一個物種，憑藉著自己的影響力而冠名於地球系統的編年史，從目前來看只有人類一家。

但是，請別急著歡呼。

地質紀元的劃分，往往是以影響全球環境的大型災變事件作為分水嶺的。科學有個原則，叫如無必要毋增實體。之所以要在全新世之上再劃出一個人類世代，是因為科學家認為，我們人類很可能便是下一場地球災難的製造者，我們或許已經親手開啟了46億年來第六次大絕滅的潘多拉魔盒。

人新世（Anthropocene），這是人類的紀元；但或許，也是人類的末日。

書寫地球歷史的歷史

在地質學的發展歷程中，「地質年代」觀念的出現，要比人類真正掌握測定遠古物質年齡的技術，要久遠得多。今天人們測定絕對年齡的所有理論基礎，都不外乎是那條簡單的盧瑟福-索迪衰變定律，可哪怕是這樣一條對原子核內部的基本認識，也不外乎是二十世紀初才被人類意識到的「新東西」。在此之前，人們壓根不知道原子核內部的秘密，更不用說通過原子核的衰變速率來推算它們寄主物質的精確年齡了。雖然長久以來的人們連一塊普通石頭的年齡都無從知曉，但一種樸素的自然觀還是根植在了人類的意識中，那就是，地表上隨處可見的普通巖層，似乎是在悠遠時光中殘留至今的地球遺蹟。它們構成起伏的山巒、構成崎嶇的海岸線，構成陡峭的障壁和突兀的山崖……在這些史前的遺蹟中，還常常能發現一些與今日生靈外貌迥然不同的未知生物遺骸。到了十七、十八世紀，隨著科學革命在各學科全方位鋪開，對地球歷史的認知也和其他學科門類一樣，開始陸續納入現代科學方法論的軌道。

賽普勒斯境內的白堊層，其上有典型的層狀結構。圖片：wiki commons

在那個無從獲知巖石精確年齡的年代，人們所做的一切嘗試，都只能朝著這麼一個看上去很折衷的終點前進，那便是理出地層之間的相對新老順序。你是哪年出生的我不管，但我至少知道你比我大，人們能做的也只有這些了。十七世紀，丹麥醫生尼古拉斯·斯坦諾（Nicolas Steno）提出了著名的地層三定律，為地層年代學的誕生打下原點性的基礎。它的第一條是：在不受擾動的情況下原始地層永遠是水平堆疊的，是為「原始水平性定律」；第二條，在這些疊覆的地層中，下部地層的年齡一定要比上部的老，是為「地層層序律」；其三，地層是沉積環境的產物，縱向上不間斷的沉積地層，表徵著橫向上不間斷的沉積環境，是為「原始連續性定律」。這三大定律雖然簡單直觀，甚至用「原始水平；上新下老；側向連續」這短短的十二個字就能完全概括，但對那些試圖梳理地層間新老關係的人們來說，卻無疑是一套指導性的邏輯出發點。

正好，那個時代趕上了另一場地質學大混戰——著名的水火之爭。斯坦諾的地層三定律，與水成論（Neptunism，也就是後來沉積學的雛形）的核心理論框架，即「一切巖石皆形成於水體中的沉積作用」可謂完美洽合，因此得到了它的旗手A. G. 魏納（A. G. Werner）的積極響應。魏氏率先做了一個嘗試，將地球上地質演化史劃歸為四個紀元，分別對應著四次「大洪水」的衝積事件。他命起名字來倒是很直接，分別叫做第一紀、第二紀、第三紀和第四紀就完事兒了。自然，這樣的劃分方案更多只是一種象徵性的意義，除了魏納們實際接觸過的地區之外，在任何其他地方隨便指一套地層，可能都沒人能判斷出這到底是他所說的哪個紀的東西。三定律固然很直觀，但它終歸有一個潛臺詞，只適用於在空間裡上下疊置關係非常連續的地層。還原到實際情況中，地層在區域上的出露其實是高度不連續的，就算你知道德國本土地層的上下關係，你能指出遠在英國的某套地層和德國的相比，誰新誰老嗎？

真正克服這個問題，還是要得益於古生物學的突飛猛進。對化石認知的進步，最終催生了地層學的核心方法論：地層對比（stratigraphic correlation）。一如其字面意義，地層對比的本質便是「在不同地層間建立相關性聯繫」。回到上文，怎樣確認兩個地區的不連續地層是不是同一個時代下的產物呢？靠化石。如果有一種化石在兩地都只有某一層才發育，而它的上下層中都找不到的話，兩地的地層間就有了較強的相關性，從而可以被劃歸為同一時代下的產物。就這樣，在地層對比的思維下，只要人們擴大考察地區，就可以慢慢建立起一個綜合性的地層演化脈絡了。

在不同地層中，蘊含著種類不同的生物化石。圖片：wiki commons

具有事功精神的不列顛人很快將源自歐陸的理論拿來，用到了英倫本土的地質調研中。他們在威爾斯展開調查，建立了空前精細的地層資料庫。英國人用威爾斯當地的地名和部落名命名他們所劃分的紀元，使每一個地質年代的名稱裡都飽含著濃濃的威爾斯風情，這些名稱就是我們今日熟知的寒武紀（Cambrian，跟Cambridge沒有半分關係）、奧陶紀（Ordovician）、志留紀（Silurian）和泥盆紀（Devonian）；於此同時，在與不列顛隔海相望的歐陸上，遠赴俄羅斯考察的R. I. 麥奇生（R. I. Murchison, 還是英國人）用俄國彼爾姆州的名字命名了二疊紀（Permian）；德國的馮·阿爾貝蒂（F. A. von Alberti）用本地一套內部截然呈現三分特徵的地層命名了三疊紀（Triassic）。法國-瑞士邊界的侏羅山（Mt. Jura）成為侏羅紀的誕生地，巴黎盆地的白堊層則是白堊紀（Cretaceous）的標準層。鑑於這些後續工作的精細性，魏納早期命名的「第一紀」和「第二紀」漸漸地也就沒了下文。「第三紀」和「第四紀」雖然在隨後一直在長期使用，但到了2004年，國際地層委員會決定用古近紀和新近紀取代第三紀，這個古老的歷史名詞最終還是遭到了廢棄的命運。至此，只有「第四紀」一直保留到了今天，隱約銘刻著地層學研究史上最早期的學科記憶。

地層三定律和廣泛的相對年代學調研，其實反過來也促進了古生物學乃至生物學的發展——在地層上新下老的邏輯下，人們開始認識到，三葉蟲生活的古生代要比恐龍生活的中生代要早得多，而一個有魚龍的地層，怎麼也不應該是新生代的劍齒虎該出現的地方。就這樣，在一步步的嘗試中，一個越來越精細、連續性越來越好的地層關係框架，就慢慢建立起來了。

三葉蟲最早出現於寒武紀，在古生代早期達到頂峰，在二疊紀末消失。有三葉蟲化石的地層，一定形成於這一時間範圍內。圖片：Système silurien du centre de la Bohême by Barrande

可有意思的地方在於——地層學三定律本身是「均變論」的：它所反應的僅僅是地層間的新老接觸關係和連續疊置關係，並不具備指示災變性事件的意義。但是呢，人們創造出的地層劃分方案，卻有意無意觸到了地球大歷史的真實位面——後人發現，每一個地質紀元的分節點，都往往代表著一次全球級的災難性大事件。這些事件的類型複雜多樣，可以是大型隕石撞擊、可以是大陸的聚合與漂移、也可以是巨型火山的噴發等（當然這些都是後話了，當時的人們並不知道這些）。這樣的災變造成的直觀結果很可能便是生物圈的大規模滅絕。譬如，在古生代和中生代之交，地球上爆發了至今為止最大的火山——西伯利亞大火成巖省。與之對應，95%以上的物種在當時的地層記錄中絕滅殆盡；而在中生代和新生代的分界線上，科學家則認為有一次嚴重的天體撞擊事件，讓恐龍和菊石們就此從歷史中徹底抹除。站在後人的角度回想，這其實也並不是巧合：因為只有在這種大事件的波及之下，地層才能表現出上下層段的截然變化，即所謂的「不整合」（Unconformity），從而被人們所注意到。而地層中化石信息的反饋更加明顯：一旦有災變發生，往往在同期就會有一次可預期的滅絕事件，表現到化石記錄裡，自然就成了上下地層化石記錄間的截然斷代了。

可想而知，這些動輒就有上萬年、上十萬年、直至上百萬年周期的世代與紀元、這些一但發生，全球生物可能都要成群結隊地滅亡的演化大事件，跟人類文明的尺度完全是兩個不同層級的概念。但在1995年，一個叫做「人新世」的新地質年代卻橫空出世（真可謂字面意義的橫空出「世」），高調地帶著「人類的-」字樣登上了舞臺。為什麼我們身為與地球歷史完全不在同一時間尺度下的物種，卻要拿自身來冠名地質年代表中的下一個時期呢？僅僅是因為人類想在地球的大型編年史中秀一下自身的存在感嗎？

當然不是。「人新世」思潮的出現，從某種程度來說甚至具有著必然性，可以說，它天生帶著一個沉重的信號——人類的活動、已經對周遭環境、對生物圈、乃至對地球系統產生了深遠的影響。

——以至於，這種影響的尺度，足以與那些劃分紀元的地史大災難相提並論了。

為什麼要有「人新世」

人新世（Anthropocene）在詞源上繼承了新生代已有的七個世的命名方法，皆以「新」（-cene, 『recent』）作為詞根。一如上述，在2004年之後，人們對新生代實行了三分法，將其分為古近紀、新近紀和第四紀。這三個紀又可以再次細分為七個世——古新世、始新世、漸新世、中新世、上新世、更新世和全新世。在傳統的方案裡，全新世是指11700年以來至今的全部時期，而人新世則被定義為全新世之後的下一個世代，字如其名，意味著「人類的最新時代，Human Recent」。拋開人新世不說，傳統視野下最新地質時期——全新世，好歹也是從一萬多年前開始算起的。在常規認識中，作為一個地質年代單元，最起碼也得「上萬」，這是個最基本的跨度要求。那麼，人新世的開端，又究竟按什麼時候算？從人類學會鑽木取火？還是從農耕代替狩獵？城市的出現嗎？不，都不是。這次是字面意義的「人新不古」。目前來看，學界一共形成兩種相對主流的劃分聲音，一種聲音認為起點應該劃在公元1610年——瞧，別說老了，甚至是人文意義上現代（Modernus）的開端；另一種聲音則「更加現代」，認為人新世開始於1964年——這樣一來，我們身邊隨便一個人很可能就會「出生在上一個地質年代」。但是，無論1610也好1964也罷，在地質尺度下都可以說是連「忽略不計」都算不上的一瞬間，這麼劃分的意義又在於何處呢？

1964年，繼美國、前蘇聯、英國、法國之後，中國也試爆了第一顆原子彈。圖片：光明日報

根據在於對地球系統所產生的影響。畢竟，我們這裡討論的不是文明史也不是科技史，而是地質年代——地球的演化歷史。它才不管你人類文明內部有什麼分野，哪個皇帝上臺哪個國家打仗哪個吐舌頭的科學家說質能可以相互轉換呢。對地球來說，只有產生了能達到地質尺度的可觀測影響時，才算滿足了一個地質年代所應該具有的基本要求。看看之前的紀元，寒武紀的生物大爆發、二疊紀超過95%的物種滅絕、三疊紀的泛大陸聚合，白堊紀的天體撞擊…. 哪個沒有在地球系統中搞出點大動靜？人類，你又想為地球搞點什麼呢？

近日，最新一期的《自然》（Nature）雜誌上發表了當下的人新世主張者們所梳理出的一篇綜述。從「人新世」作為一種思潮的誕生開始，一直談到人新世的標準地質劃分方案，試圖讓我們意識到：人類自身的發展已經對地球系統產生了宏觀層面的深遠影響， 換句話說，我們自己，很可能就是下一期全球災變事件的始作俑者。

人類活動的大尺度地質影響

人類在發展過程對環境造成的影響究竟能有多大呢？略舉數例便可窺見一斑。比如，哈伯-博施制氨法是一種將大氣中的氮氣轉化為氨氣，用以製取肥料的工藝，自從二十世紀初這種制氨法被發明以來，人類在一個世紀內對地球大氣中氮氣含量的影響，已經達到了25億年那場空前絕後的「大氧化事件」的水平。大氧化事件是什麼概念？自地球誕生以來一直持續的原始大氣，正是在這次事件裡被徹底改造為富氧大氣，從而為今日所有喜氧生物的進化奠定了前提。而自1750年，人類活動累積向大氣層中釋放了約555×10¹⁵g的碳，使大氣中的二氧化碳含量升到了至少八萬年（甚至數百萬年）以來全球能升到的最高水準。由於二氧化碳是一種溫室氣體，據科學家估算，人類所創造出的碳排放記錄，或許將顯著延緩地球下一次冰期的降臨。同時，二氧化碳也是一種水溶性氣體，這些被人類排出的二氧化碳將不可避免地大量溶於大洋水體，使其酸度達到過去3億年以來的最高水平。

位於俄羅斯的現代大型制氨廠。圖片：eurochem.ru

如果說化學循環還不是那麼直觀的話，生物圈遭受的影響可謂更加觸目驚心。人類活動直接或間接促成物種滅絕的故事早已不是新聞。據科學家估算，由於人類介入而造成的物種滅絕速率，已經比正常的背景值（也就是排除人類影響生物「自生自滅」的速率）高出了成百甚至成千倍。大滅絕在地質尺度下雖然屬於災變事件，但對於人類的時間尺度來講跨度依然太長，基於此，有的科學家甚至認為，人類其實已經開啟了第六次生物大滅絕的大門。

從這些效果來看，「人新世」的影響規模似乎已經足夠了。但是還有一個問題：人類的文明是連續的，拿哪個時間節點來定義「人新世」的精確起始時間呢？畢竟，要想成為一個具有全球意義的地質年代，一個基本前提便是能在全球的地質記錄（即地層）中留下明顯的、可跨區對比的全球標準界面（想一想第一部分介紹的地層對比原理），也就是我們俗稱的「金釘子」。只有如此，當「人新世」真正變成一個「地質年代」的時候——也就是到了遙遠的將來，彼時的人們才能指著某套地層說，瞧，這個界面就是人新世的開端。地質年代表很大一部分是為地層對比服務的，從這方面看，它又不僅僅是只一個簡單的歷史年譜而已。

所以，劃分起點的關鍵就在於能否選取一個細節豐富、遍及全球，又含有明顯特徵以使其可以與下部地層截然分開的標識層位（上界面當然就不用管啦，把為人新世畫上句號的任務留給未來人吧），這也是為什麼1610和1964兩個年代能夠最終成為主流劃分方案的原因。

1610年的全球性代表性事件，自然是大航海時代的來臨。它有兩個重要成果：美洲新大陸的發現，以及全球貿易網絡的初步形成。以此為基礎，多個物種的分布地域由於人類的活動而隨之產生了空前的跨區性混合。最突出的例子，就是農作物隨著貿易和人口的流動而在各個大洲之間的推廣種植（比如源自美洲，後被大規模引入歐洲和亞洲的玉米、馬鈴薯等），在貿易和擴展殖民行為中有意無意傳播的其他入侵物種也構成了不可小覷的比例。由於今日的生物便是未來的化石，因此，1610年，這個標誌著大量物種的分布範圍開始又局部擴展為全球的時間節點，就可以在地層中形成一個良好的記錄，從而與下伏地層中物種記錄的局限分布記錄截然分割。這個時間節點的特殊性並非僅僅在於可預期的化石記錄。現代地層對比中常用的另一個指標——化學成分豐度同樣在1610年的沉積層處具有一個明顯的突變。科學家在南極冰蓋、以及全球各處的1610年沉積層中發現了普遍的二氧化碳含量急劇降低的指示，被認為是另一個可以備選做人新世起點層型的指標。關於這個指標的來源，科學家認為，隨著大航海時代以來歐洲人向美洲大規模殖民，外來疾病、戰爭、蓄奴和饑荒，使得美洲本土人口數量在這個時間節點前後遭受了一次急劇下降。人口的下降，使得原有的農業活動近乎中止，被農耕破壞掉的森林和植被獲得急劇恢復。擴大的植被吸收了更多大氣層中的CO₂，從而間接造成沉積物中反映出了一個二氧化碳濃度明顯驟降的節點。

雖然早在1492年，哥倫布就已經踏上了美洲大陸，但在將來的一百多年後，歐洲人的活動才真正在地質史上留下顯著的印記。圖片：John Vanderlyn (1775 – 1852)

與之相對， 1964年所對應的事件，則是全球文明發展的另一個大增長點，所謂的「Great Acceleration」。在這個時間節點之後，全球人口數量激增、大量新材料普及使用（包括塑料以及不可降解的汙染物等），核武器實驗開始大規模展開。頻繁的核試驗，向大氣中散布了大量的放射性塵埃，隨著全球大氣對流，這些塵埃將像火山灰一樣，在全球各處徐徐落下，從而留下一個可全球對比的、具有高濃度的放射性元素富集層。不用說，這個地層界限，自然又是一個具有全球性意義的標識。儘管距今只有短短幾十年時間，但在冰川這種發育十分迅速的「準地層」裡，科學家們已經識別出了那套標識著1964年左右全球核物質含量激增的對應層段。

至此可見，在多個方面，人類對環境產生的影響，都已經在地球系統中留下了顯著的、可觀測的痕跡。雖然究竟要不要將「人類的紀元」正式列入地質年代表在當下還是一個尚在討論的議題，但從人類活動的影響看，距其塵埃落定只是早晚的事情。今人不去定義這個註定會在地層記錄中留下顯著痕跡的時代，未來也終將有人會去定義它。請銘記：這是一種地質力量——一種站在生物的立場上有必要保持足夠重視乃至足夠恐懼的力量，就像面對地球上其他足以對生存產生嚴重威脅的效應一樣。

但是也用不著悲觀。這股地質營力，卻又與其他力量之間有著一個根本性的不同，它是高度彈性的。這意味著它可以被減緩、可以被終止、當然也可以被加劇。畢竟這股力量並不是別的什麼，而恰恰就是人類本身。至於這個「人類的新世界」最終會變成什麼模樣，這一次，答案還真不在地球。

——答案，在我們自己。

 

（編輯：老貓）

參考文獻

1. Lewis SL & Maslin MA (2015) Defining the Anthropocene. Nature 519: 171-180. doi:10.1038/nature14258