如何定义人类世?

 2019-11-12 17:08:22        阅读量: 403 作者: 匿名

 

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原作者:meera subramanian

研究人员正在到处寻找核碎片、汞污染和其他人类活动的痕迹,以描绘一个新的地质时代。

克劳福德湖很小,只需十分钟就能绕过海岸。然而,在加拿大安大略省南部的这个小湖下面,有一种特殊的物质吸引着来自世界各地的科学家。他们正在沉积物深处寻找特殊的标记——当人类力量达到足以不可逆转地改变地球的程度时,指定一个特殊的时间点。这个湖中的沉积物层可能成为新地质时代“人类世界”的原始爆发点。

1945年的第一次核弹爆炸和随后的几次爆炸将放射性核素扩散到世界各地。

资料来源:corbis via getty

与同样大小的湖相比,这个湖出奇的深,所以湖水从来没有完全混合过,留下湖底不受穴居蠕虫或水流的干扰。一层又一层沉积物像年轮一样堆积,形成了近1000年的档案记录。它忠实地记录了易洛魁人的生活,750多年前他们是如何在湖边种植玉米的。然后它记录了五个多世纪后欧洲移民的到来,并开始伐木和耕作。现在,科学家正在寻找人类引起的环境剧变的更近期和更显著的迹象。

圣凯瑟琳市附近布鲁克大学的微型古生物学家弗朗辛·麦卡锡说,从湖底取出的泥芯“应该能像刀子一样清晰地读出信息,而且没有被贝类碾过”。麦卡锡自20世纪80年代以来一直在研究这个湖,但她现在从完全不同的角度看待这个湖。

目前,研究人员正在世界上10个地方探索人类世界起源的可能标志,克劳福德湖就是其中之一。人类世是一个还没有正式结论的地质时代,被认为是地质时代的代表。负责这项工作的是人类世工作组(AWG),该工作组由国际地层学委员会(ICS)于2009年成立,包括34名研究人员。他们的目标是起草一份提案来正式确认人类世界。这一代人将结束始于末次冰期后的全新世。为了定义新一代,研究人员需要在岩石记录中找到一个有代表性的标记,可以确认人类活动突然增加到在地球上留下不可磨灭的痕迹的程度。

考虑到人类已经对地球做了太多的改变,有许多标记可供选择。英国莱斯特大学的awg主席兼古生物学家扬·扎拉西维奇说:“我们有太多的选择来说科学证据,但我们必须做出决定。”

研究人员从克劳福德湖取出一个泥芯,探索人类世界的潜在地标。

资料来源:蒂姆·帕特森

工作组目前的计划是检查原子时代的遗迹。20世纪中期原子弹爆炸留下的放射性物质已经在大气、岩石、树木甚至人类身上留下了印记。"在1952年至1954年间,有一个非常突出的炸弹信号峰值,很难被误解。"扎拉西维兹说。

一旦他们选择了一个有代表性的标记,awg研究人员将需要在世界各地收集足够的证据来说服地质科学权威,他们已经找到了人类世界起点的可靠标记。然而,一些科学家反驳说,人类活动已经塑造了这个星球几千年,对于工作组来说,选择20世纪50年代作为他们提出的这一代人的起点太仓促了。马里兰大学的地理学家和awg成员乐儿·埃利斯批评了工作组描绘人类世界起点的计划。埃利斯说:“awg在决定标记是什么之前决定时间限制,而不是相反。”

实证

最终,是岩石中的记录拥有最终发言权。人类世界是否被正式划分取决于地层中是否有证据被保存为地质记录,也就是说,人类是否在岩石、海底沉积物或冰川中留下了足以反映地球上发生的根本变化的一系列特殊标记。

经过十年的研究,特设工作组在今年5月决定,人类确实留下了不可磨灭的地质印记。在5月份的一次具有约束力的投票中,34个成员中的29个同意进入起草人类世界划界提案的进程。

特设工作组的下一个任务是提交一份正式提案,以确认“全球边界斯特拉托型剖面和点”(GSSP)或“金甲”(见《地球科学》第178,379-429版;2018年).Gssp是某个地方的首选地质标志,也与世界各地其他各种环境中的研究地点有时间相关性。人类世界的金甲需要表明,有一个全球同步的时刻,物理、化学和生物过程已经积累到一定程度。在地质意义上,他们已经不可逆转地走出全新世范畴,进入了完全不同的新一代。

在最近的投票中,特设工作组绝大多数成员同意在20世纪中期寻找gssp。那个时期是“大加速”时代的开始。在第二次世界大战后的过渡时期,不断增长的人口开始以指数级的速度消耗自然资源和创造新材料。相比之下,甚至工业革命也被蒙上了阴影。这些人类活动向环境中注入了前所未有数量的持久性有机污染物,提高了动物灭绝的速度,创造了前所未有的地质特征。这包括一个4000米深的金矿和一个70米高的垃圾填埋场,如柏林魔鬼山,一个由二战废墟制成的人造假山。尽管awg仍在寻找其他一些悬而未决的金钉,但核时代的放射性记录遥遥领先。扎拉西维兹说:“放射性核素目前似乎是最强的信号。”特设工作组将目前的工作成果总结为“人类世界是一个新的地质时间单位”,该单位于2月份由剑桥大学出版社出版。

战后的柏林,瓦砾和碎片堆积成条顿堡。

资料来源:ullstein bild via getty

克劳福德湖(Crawford Lake)在竞争中遇到了一个强大的对手,成为一个金甲网站。莱斯特大学地质学家兼特设工作组秘书科林·沃特斯正在协调几个研究小组。他们的研究对象包括加利福尼亚的水库、南极洲的冰芯、意大利北部的洞穴沉积物、加勒比海和澳大利亚的珊瑚礁、瑞士的泥炭沼泽等等。所有场地都将进行放射性核素测试,很可能是半衰期较长的碳-14和同位素钚-239,同时还将测试次要标记,从持久性有机污染物和微塑料到燃煤飞灰。

虽然有许多研究地点和标志物可供研究,但研究进展缓慢。布鲁克大学的地球科学家和awg成员马丁·海德(martin head)说,“地质年代表是世界上所有地质学家使用的通用工具,所以如果你想改变它,不要改变它是非常重要的。任何变化都必须极其谨慎地考虑。”

寻找金指甲

寻找金指甲的工作仍将回到克劳福德湖平静水域下斑驳的泥浆中。麦卡锡正与加拿大和世界其他地区的研究人员合作,分析1940年至1965年间的泥芯样本,其中包括核试验爆炸的高峰期和大加速时代的开始。

瑞士苏黎世的一个实验室正在测试首选标记放射性核素,而伦敦的一个团队正在寻找其他信号,例如飞灰浓度的急剧增加,以查看它们是否同时发生。一个美国团队将测量变形虫的丰度,变形虫是一种单细胞微生物,其外壳可以存活数千年。当人类居住区和农田径流中的营养物质提供了过量的营养物质时,变形虫的数量会激增,这通常对其他生物有害。加拿大多伦多的研究人员将寻找微塑料——可能通过水流、风中的纤维,甚至是吃微塑料的昆虫到达湖底。

古气候学家利兹托马斯测量了南极洲的冰芯。

资料来源:liz thomas

在另一个候选地点,旧金山湾的西尔斯维尔湖,一个研究小组正在测试放射性核素和其他能代表人类影响的物质。他们将检查湖底的沉积物样本,以确定该地区土地利用的变化,以及铅和汞污染的增加。

“我们希望我们能真正用“动态图像”再现海湾地区在上个世纪甚至上个世纪的变化。”伊丽莎白·哈德利是附近斯坦福大学的生物学家,也是西尔斯维尔研究基地的主要领导人之一,她说。然而,为了划定人类世界的界限,她和其他研究人员必须在20世纪50年代左右找到一颗清晰的金钉,这不仅代表着人类活动强度的重大飞跃,也与世界各地将要选择的其他研究地点相印证。

同时,在南半球,英国剑桥英国南极调查局的古气候学家利兹·托马斯(liz thomas)将带领一个团队分析南极半岛的冰芯。在这样一个遥远的大陆上也发现了人类产生的放射性核素以及重金属和飞灰的迹象。她的团队还将分析温度、积雪、二氧化碳和甲烷,它们在20世纪中期发生了显著变化,尽管它们可能与核试验爆炸的峰值不完全同步。

一系列投票

就像研究人员正在研究的地层记录一样,正式划分人类世界的决定有许多层面。特设工作组的目标是在20世纪中期向其上级组织——科技中心第四系——提交一份关于确定全球战略计划的提案。如果获得批准,ics将对该提案进行表决,然后提交给国际地质科学联合会(IUGS)执行委员会进行最终确认。只有通过这一系列的检查点,人类世界才能正式成为国际年代地层表的一部分,通常被称为地质年的代表。目前,在已确认的65个gssp中,除了标志全新世开始的格陵兰冰芯外,所有都来自海洋环境。

官方程序比流行文化慢得多。流行文化已经接受了人类世界的概念,从唱片到杂志封面,这个词无处不在。但特设工作组明确表示,他们将严格根据编队记录做出决定。

从克劳福德湖底部取出的泥芯显示了年复一年的累积水平,忠实地记录了几个世纪以来人类的活动。

资料来源:蒂姆·帕特森

不是每个人都相信awg能做到。一个有争议的观点是,工作组在确定地层记录中的金钉之前制定了一个时间框架。莱斯特大学的考古学家马特·埃奇沃思(Matt edgeworth)说:“这是用想法来描绘物体和塑造证据,以适应预设前提。这一过程本应逆转。”

Edgeworth是awg的成员,但在确认人类的投票中投了反对票。一个问题是,尽管放射性核素信号可以保持10万年,但它仍然会随着放射性衰变而减弱。edgeworth说:“从地质学角度来看,大部分时间跨度都有几百万年了。“这不是一个持久的标记。”

其他批评家,如美国弗吉尼亚大学的古气候学家威廉·鲁德曼,将人类世界的起源推到了几千年前人类开始通过农业改变地球表面景观的时代,或者比1950年人类在澳大利亚和北美消灭巨型动物的时代早几千年(见路德曼程序)。phys . Geogr . Eartenvironment . http://doi . org/GD 4 shx;2018年).有些人完全反对分割人类世界,因为全新世是由末次冰期后逐渐扩大的人类影响所定义的。

Zalasiewicz承认,人类的影响在全新世的大部分时间里得到了证实,但在大加速时代和新物质突然引入地球之后,全球变化的程度是前所未有的。“当我第一次开始这项工作时,我认为人类世界成为一个地质时间单位可能是站不住脚的,因为许多事情就像在雾中看花一样,正在逐渐变化,”他说,“但事实上,界限已经被明确界定了。”

尽管埃奇沃思对二十世纪中叶的一个里程碑有所怀疑,但他不否认我们的物种已经改变了地球。“我从第一手观察中看到了人类对地球表面的巨大影响,”他说,“从地质意义上说,几乎可以说地球表面正在形成一个新的地层。”

芝加哥伊利诺斯大学的地球科学家马克斯·伯克哈默没有参加当前的辩论,但是他的研究帮助描绘了全新世。他表示支持特设工作组的结论。“很难说20世纪发生的只是过去几千年的重复,”他说。“变化的规模太大了。很难想象有什么方法可以恢复。”

原文标题为“人类的地球:人类世的定义探索”,并于2019年8月6日发表在自然专题报道上。

自然| doi:10.1038/d 41586-019-02381-2

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