人類活動加速地質演變?

2021-01-17 青年參考

  人類被稱作「萬物之靈」,人類文明特別是工業革命後的現代文明,確實給地球帶來了前所未有的影響。美國《國家地理》雜誌網站日前刊文引述多國地質學家的最新研究成果稱,人類活動加快了地質年代的推進,當前地球已進入一個新紀元——「人類世」(Anthropocene)。此消息一出立即引發廣泛關注,美國「每日科學」網站、《科學美國人》雜誌、英國《新科學家》雜誌等都進行了報導。不過,也有專家說,人類對地質演變的影響還沒有那麼大。

  「新紀元」提前三百萬年到來?

  地質年代是用來描述地球歷史事件的時間單位,通常在地質學和考古學中使用。地質年代中的一些特殊時期如侏羅紀(約1.9億年前~1.4億年前)、冰川期(地質歷史上先後出現4次冰川期)等,由於出現頻率很高,已為大眾所熟知。當今世界處在哪一個地質年代呢?根據國際地層委員會去年12月公布的資料,我們目前處在一個開始於1.14萬年前的新紀元——全新世。全新世是在第四紀冰川結束後的重要時期,顯著標誌是人類文明開始崛起,「全新世」的提法已經獲得了大部分研究人員的認同。

  地質年代是根據巖石層為標準確定的,持續時間一般在300萬年以上,這就意味著全新世才剛剛開始。但英國、德國、澳大利亞的研究人員,聯合發表在美國學術期刊《環境科學技術》今年第7期上的一篇論文稱,從如今地球經歷的變化來看,我們已經進入了一個新的地質年代——「人類世」。論文作者表示,棲息地遭破壞、環境汙染以及動植物加速滅絕等,證明人類對地球產生的影響是如此之大——明顯超過了全新世,它們將導致地球巖層形成明顯的分界線。

  這不是「人類世」首次被提出。早在2000年,諾貝爾化學獎得主、荷蘭科學家保羅·克魯岑(他也是這篇論文的作者之一)創造了這個詞,不過,他當時用這個詞來反映自工業革命以來大約200年間人類經歷的史無前例的變化。這一提法形象地說明了人類與環境的相互作用,因而被廣為引用。關於「人類世」的起始時間,目前學術界還沒有統一意見,部分學者傾向於認為是8000年前,此時正值農業興起、人類開始向全球擴張。

  按照《環境科學技術》文章的新觀點,「人類世」是全新世後半段出現的,因為人類的活動使它比預期時間早到了300萬年,並將成為主要的地質時期,而全新世只是一個過渡。兩者最大的不同是,全新世認為人類的崛起是這一時期的重要特徵,而「人類世」則直截了當地說人類已經成為地球的主人。英國萊斯特大學古生物學家、這篇論文的聯合作者簡·薩拉西魏茲說:「人類很擅長利用能源和操控環境,人類已經成為地球表面地質過程的重要推動力。」

  人類從四方面幹擾地質變化

  在日常生活中,我們很容易感覺到人類對地球的影響,如水壩截流、填海造陸、開墾荒原,甚至包括空氣汙染等。但這些影響只反映了表面現象,持「人類世」觀點的科學家們想要說的是,人類活動不僅影響了地表環境,還從各個方面深刻影響著地質過程的推進。2008年,薩拉西魏茲和其他學者在美國地質學會(GSA)雜誌《今日GSA》上發表文章,全面總結了人類對地質演變的影響:

  1.改變沉積作用

  人類通過直接的農業活動和建築作業,以及間接的攔截河流等,所產生的沉積物(主要是泥砂)已經大大超過了自然過程的產生量。沉積物是一項重要的巖層學信號,而人類的生產生活已產生了如此多的沉積物,這將給全球地質活動帶來顯著影響。

  2.打亂碳循環進程,讓氣溫上升

  這主要是由人類工業生產排出的過量溫室氣體(主要是二氧化碳)引起的。聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2007年公布的數據顯示,以2005年的二氧化碳濃度(百萬分之三百七十九)為標準,目前的二氧化碳濃度比人類進入工業時代前多出三分之一。全球溫度也在不斷上升,該委員會發布的報告表明,到本世紀末全球平均氣溫預計將上升1.1~6.4攝氏度。

  3.生物學變化

  人類的出現導致了大量物種迅速滅絕,雖然在人類還沒有出現的地質年代裡,也有很大一部分陸地巨型動物如恐龍等滅絕,但如今物種的滅絕速度明顯加快,滅絕範圍從陸地擴及淺海,許多海洋生物遭殃。溫度上升對物種的威脅很大,嚴重性甚至超過冰河時期。在冰河時期,地表大部分地區被冰層覆蓋,諸多生物因不能適應低溫環境而滅絕。

  4.海洋變化

  在過去的一個世紀裡,海平面有少許上升,聯合國政府間氣候變化專門委員會認為,這是冰川融化與海洋熱膨脹的綜合作用。對於前者,人類活動起到了重要作用。根據該組織2007年公布的數據,到2100年海平面將上升0.19~0.58米,這對沿海城市將是一個巨大威脅。人類活動給海洋帶來的另外一個變化是海洋酸度增加,二氧化碳排放量增加直接導致海水中溶解的二氧化碳氣體(二氧化碳溶解在水中可形成碳酸)增加,目前海面pH值(衡量酸鹼度的數值)已因二氧化碳排放上升了0.1。

  反對者稱:定性「人類世」還太早

  儘管「人類世」的提法抓人眼球,但從目前來看,這一觀點還未獲得大部分研究人員的贊同。反對者認為,這不過是人類自信心過度膨脹的表現。對於整個宇宙的發展歷程來說,人類史是如此短暫;對地球來說,人類也只是個過客,對地質演變的影響沒有那麼大。

  「人類世」的說法之所以還未被廣泛認同,是因為還缺乏充分證據。《國家地理》的文章說,要想讓這個概念得到認可,科學家首先必須確定一個邊界線或標誌物,這種邊界線一般位於巖層中間。一般程序是這樣的:先確定全球界線層型和點位,俗稱「金釘子」,指特定地區的特定巖層序列中一個專有的標誌點,由此構成兩個年代地層界線的定義和識別標準,或將這一時期與鄰近時期區區別開來的顯著標誌,然後再提交國際地層委員會審核。到目前為止,「人類世」還沒有找到相對應的「金釘子」,或可以用作地層界線的標誌。

  人們很容易想到將大氣中的二氧化碳含量用作區分標誌,因為工業革命後二氧化碳含量的確上升了很多,但遺憾的是二氧化碳「不夠格」。二氧化碳含量在100年中的變化或許很明顯,但時間尺度如果長達千年甚至萬年,其濃度變化就顯得太慢了,不適合作為標誌。上世紀60年代全球大規模核彈實驗造成的放射性同位素含量大幅上升,倒是一個理想標誌,但它發生的時間大大晚於人類實際活動造成全球影響的時間。研究人員目前需要做的是,或者確定「金釘子」,或者找到一種被國際地層委員會認可的標誌。

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