是否可以通過地質記錄發現產業文明？
人類出現之前，地球上是否存在過史前文明？Michael Osadciw
在人類出現之前，地球上是否就已經出現過智慧生命？科幻作品對這個話題都很感興趣。但從科學的角度來考察，人類出現之前的地球上是否真的有可能出現過某種非人類的先進文明呢？
對於科學家來說，這也是個嚴肅的問題。科學家希望通過一些蛛絲馬跡，找到這些可能存在的文明先祖。用專業的話來說，這叫「志留紀假說（Silurian hypothesis）」。
要在茫茫的宇宙中尋找地外文明，我們必須認識到宇宙的年齡，大約是138億年。而與此相比，地球表面出現複雜生命形態，僅僅是在大約4億年前；人類發展到產業文明，只是最近300年的事。因此存在一種可能，即類產業文明，在人類出現之前就出現過。這些史前文明既有可能出現在其它行星上，也有可能出現在人類出現之前的地球上。
紐約羅徹斯特大學的天體物理學家Adam Frank表示，他本人不相信人類出現之前，地球上出現過產業文明，他不認為存在過恐龍文明或巨型樹懶文明，但是問題的重點在於，如果存在過這樣的文明，這樣的文明會是什麼樣子的？我們該如何確定沒有存在過這樣的文明？科學的要義是提出問題，並看看它會把我們帶向何方。這是科學最令人振奮的地方。
只需400萬年，我們就很難在地表找到人類或其它產業文明留存的遺蹟。據研究，人類城市面積在地表總面積中的比例連1%都不到，我們發現的人類早期技術的產物非常少。安蒂西基拉機械，是古希獵人發明的一臺精密科學設備，有人稱其為人類的第一臺計算機。直到文藝復興時期，時鐘發明之後，人們才知道它的存在。
要發現產業文明時期的化石也極為困難。能夠成為化石的生命極少。恐龍盛極一時，卻也只發現了幾千具完整的化石。最早的人類化石距今只有30萬年，沒人能夠保證今人是否能夠在化石中為後世留下任何記錄。
但是，科學家建議我們可以在地球或其它行星的地質記錄中找找產業文明存在過的細微證據。人類文明存在的年代，被稱為「人類世（Anthropocene）」，科學家認為，人類世給地球造成的影響，可能會在地層中留下某些印記。
Frank表示，只需幾百萬年，文明產生的任何實體標記都會消失，因此我們必須去地層中尋找沉積物的異常，在化學成份的平衡中尋找那些古怪的異常。
舉例來說，產業文明在地層中可能會留下的一種標記，和碳的同位素有關。
人類在產業文明期間，燒掉了大量的化石燃料，將5千億噸以上的碳從煤、石油和天然氣中釋放了出來。化石燃料本質上來源於植物，植物吸收的碳12同位素要比碳13多。一旦它們被消耗掉，大氣、海洋和土壤中的碳12和碳13比例就會發生改變。這種異常一旦被發現，就可以作為人類產業文明存在過的證據。
還有，人類產業文明在發展過程中，也在使用人工的方式「固氮」。也就是通過分解大氣中的氮氣，將單一氮原子加以利用，製造出有生物利用價值的分子。現在人們已經可以在遠離文明地區的沉積物中，檢測到氮肥的廣泛使用。
人類世還引發了大規模的物種滅絕，這在化石記錄中是可以被發現的。人類的產業活動還會在地質記錄中留下可以長期存在的合成分子，比如塑料。核武器使用後留下的放射塵也可以作為一個證據。
志留紀假說中一個比較有地意思的觀點是，一個文明消亡的時候，總會給下一個文明留下火種。產業文明可能會在海洋中留下「死區（dead zone）」。有機物（如生物屍體）會在那裡堆積，成為化石燃料，以供下一個產業文明之用。地層中最終會留下這樣的循環記錄。
史前文明也許存在過，也許不存在。但無論怎樣，進行這樣的思考是有益的。它有益於我們預見在其它行星上，可能會看到些什麼；也有益於我們反思自己今天的所作所為。
參考：https://arxiv.org/abs/1804.03748
星空天文系頭條號籤約作者