人類對地球留下的永久性、不容置疑的印記

這個想法誕生於墨西哥，在2000年。這是保羅·克魯岑的即興之作，他是世界上最受尊敬的科學家之一。這位荷蘭學者因主張全面原子戰爭將引發“核冬天”，對地球各地的植物和動物生命構成致命威脅而廣為人知，並且他因研究另一項全球威脅——人類造成的地球臭氧層破壞而獲得了諾貝爾獎。

在墨西哥，他正在聽取專家討論有關全新世（地質學家認為全新世始於11,700年前並延續至今的獨特時期）期間全球環境變化的證據。他變得越來越沮喪，突然爆發道：“不！我們不再處於全新世。我們處於”——他停下來思考——“人類世！”

房間裡一片寂靜。這個詞顯然引起了共鳴。在會議的剩餘時間裡，它一次又一次地被提及。那一年，克魯岑與尤金·斯托默（已故）合寫了一篇文章，斯托默是一位研究微觀藻類（稱為矽藻）的專家，他早些年獨立提出了“人類世”這個術語。兩人在文章中說，證據很清楚：工業化的人類已經改變了地球大氣和海洋的組成，並改變了景觀和生物圈——包括矽藻種群。我們生活在一個新的、人類驅動的地球上，它與舊地球截然不同。在克魯岑的聲望和生動、有說服力的寫作的推動下，這個概念在贊助墨西哥會議的國際地圈生物圈計劃的數千名科學家中迅速傳播。“人類世”開始出現在世界各地的科學論文中。

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但這真的是地質變化嗎？這種變化如此深刻，以至於其訊號被印刻在全球各地的地質地層中？人類真的能造成像11,700年前開始的全新世轉型那樣劇烈的變化嗎？當時，覆蓋地球大部分地區的廣闊冰川正在退縮，融化了大量冰川，使全球海平面上升了120米？人類對我們腳下泥土的影響，是否與260萬年前更新世開始時，冰河時代收緊其控制時一樣重大？人類僅僅幾個世紀的影響，真的可以與我們星球動盪的地質歷史中的巨大轉變相提並論嗎？在地球的地質歷史中，時間單位以百萬年甚至數十億年為單位來衡量。

這個想法以前也出現過。在19世紀和20世紀早期，義大利教士安東尼奧·斯托帕尼和美國博物學家約瑟夫·勒孔特等學者提出了諸如人類紀和精神紀之類的術語，但地質學家對此不屑一顧，甚至嗤之以鼻。人類活動——無論多麼令人印象深刻——如何能與整個海洋和山脈的創造和破壞、大規模火山爆發以及外來隕石的巨大撞擊等深刻變化相提並論呢？在這種尺度下，人類的行為顯得短暫而虛幻。

還有另一個問題。諸如侏羅紀、白堊紀、更新世和全新世等地質術語不僅僅是標籤。它們是正式名稱，是複雜地質時間尺度的一部分，從根本上表徵了地球在46億年間如何演化、繁榮和掙扎。這些名稱只有在國際地層委員會經過數十年的證據收集和討論後才被接受。“世”和它們所屬的“紀”具有特定的技術含義，地質學家對此非常重視。宣佈一個新的時代將意味著科學家們相信人類正在改變地球演化的程序。

人類世沒有經過任何通常的評估。克魯岑雖然備受尊敬，但他是一位研究環境壓力的的大氣化學家，而不是一位岩層專家地質學家。然而，到2008年，倫敦地質學會地層委員會的成員意識到，這個術語越來越多地在文獻中使用，就好像它是一個正式的時代。該學會決定必須正視這一趨勢。

這個謹慎而保守的團體在倫敦伯靈頓府古老的世界理事會會議室會面，牆上掛滿了莊嚴肅穆的肖像，查爾斯·達爾文等維多利亞時代的科學巨匠曾在這裡走過。在這個極具傳統的環境中，科學家們開始了對人類世的地質評估。也許令他們自己驚訝的是，他們中的大多數人同意“人類世”作為一個潛在的正式地質時間尺度單位“具有價值”，應該對其進行審查。同時擔任國際地層委員會第四紀地層分委員會（該委員會對地質時間尺度具有權力）主席的地質學家菲利普·吉巴德提議成立一個工作組，該工作組自那時以來一直在探索這個問題。

為了立論，科學家必須證明人類的影響將留下清晰的印記，化石化在地層中，在數千萬或數億年後，遙遠未來的地質學家可以很容易地識別出來。對地層的關注非常重要。對於地質學家來說，地質地層等同於地質時間。關鍵是“時巖”間隔——一層可以錘擊、取樣或挖掘（例如恐龍骨骼）的地層，它定義了一個新的歷史程序。為了使人類世具有如此深刻的地質意義，並有可能被正式確定，它必須展示自己的時巖單元。是否有足夠的證據透過審查？人們可以提出一個有力的論據。

岩石和“類礦物”

讓我們從礦物開始，礦物是岩石的基本組成部分。例如，金屬幾乎總是以各種氧化物、碳酸鹽和矽酸鹽的形式結合在一起（少數例外，如黃金）。人類已經學會從這些化合物中分離出大量的金屬。自二戰以來，我們已經制造了超過5億噸的鋁，足以將整個美國都覆蓋上廚房箔紙。當我們把數十億個罐頭、電器、香菸包裝紙襯裡和其他垃圾散落在地表和垃圾填埋場時，純鋁正在成為現代沉積層的一部分。

礦物形態的最後一次大爆發發生在約25億年前，當時地球大氣開始氧化。這一事件產生了大量的氧化物和氫氧化物，包括鐵鏽——順便說一句，鐵鏽將地貌的顏色從灰色變成了紅色。但是，人類現在透過合成許多礦物化合物，如碳化鎢（工具和圓珠筆中常見）創造了另一次大爆發。也許最引人注目的發明是“類礦物”，如玻璃和塑膠。二戰前，塑膠僅限於少數幾種產品，如蟲膠、電木和人造絲，但戰後，塑膠產量猛增至現在的年產量3億噸左右——大致相當於人類的總體重。我們在塑膠中發現的品質——耐用性和抗腐爛性——意味著它們在環境中持續存在多年。

地面塑膠垃圾的特徵已經足夠強烈，但在海洋中，它在地質上的意義更加重大。由於許多海洋生物以塑膠為食，因此當動物死亡時，大部分塑膠最終會進入海底泥漿中——這是化石化的第一步。微塑膠（如合成衣服上脫落的纖維）是我們肉眼看不到但更具滲透性的物質。即使在遠離陸地的偏遠海底，研究人員也在每平方米的泥漿中發現了數千根纖維。

人造岩石也隨處可見。就體積而言，混凝土現在佔據著至高無上的地位；迄今為止，我們已經制造了大約5000億噸的混凝土。這大約相當於地球表面每平方米一公斤混凝土。混凝土構成了我們建築物、道路和大壩的上層結構，破碎的碎片現在在我們城鎮和城市下方的翻土中很常見。它已經成為人類世的標誌性岩石，與人造磚和陶瓷一起。我們製造的大量岩石浸透了地殼的頂部，我們也在重新分配地殼的頂部，因為大型機器挖掘和耕犁土壤，以建造建築物和種植食物。人類現在移動的沉積物比河流和風等自然力移動的沉積物還要多。

化學指紋

在過去的一個世紀左右，化石燃料的燃燒在很大程度上推動了鋁、塑膠和混凝土等新地層材料的加速生產和全球沉積。燃燒的副產品本身也數量巨大，它們也在世界各地的沉積物中留下了各種化學訊號。自工業革命開始以來，大氣中二氧化碳的上升速度大約是全新世開始時冰川退縮時的100倍。這些排放物被捕獲並記錄在氣泡中，這些氣泡被困在世界極地冰蓋中一層又一層的冰雪中。

燃燒還會產生煙霧——未完全燃燒的微小惰性顆粒。它們在全球範圍內落到地面，形成了一個地質上持久的煙霧訊號。定義白堊紀和第三紀界限的隕石撞擊引發的火災在岩石中留下了類似的痕跡。來自燃燒的化石燃料的碳也明顯富含輕碳12同位素 (¹²C)，植物和動物很容易吸收這種同位素。當這些生命形式死亡時，它們將被化石化，留下人類世的永久性¹²C標記。

廣泛的農業正在投下自己的化學陰影。人類大約在10,000年前開始耕作，但直到1900年代初期，農民才開始大量施用氮肥，氮肥是透過一種稱為哈伯-博世法的技術從空氣中提取的，以及從地下挖出的磷肥。土壤、水和空氣中的巨大擾動留下了清晰的化學特徵。高緯度地區的湖泊受到這些化合物的汙染，這些化合物被風從遙遠的農業區吹來。農田的肥料徑流流入溪流和河流，最終流入大海，過度刺激浮游生物的繁殖；當大量的藻華死亡和腐爛時，它們會形成“死亡區”，每年使數十萬平方公里的海底生物窒息。遭受破壞的海洋生物學將在未來的地層中講述它的故事，以化石的形式。

其他化學訊號包括永續性有機汙染物，如殺蟲劑和有毒工業化學品，如二噁英，這些汙染物現在汙染了許多沉積物。其中一些可能會在地質時間尺度上持續存在，就像一些古代藻類產生的長鏈碳化合物一樣，古生物學家現在使用這些化合物作為數千萬年前氣候的示蹤劑。

每次核彈爆炸後在全球範圍內傳播的微小放射性粒子也是可以檢測到的。除了作為戰爭的一部分投下的兩顆此類炸彈外，從1940年代中期到1990年代後期，各個國家還在大氣中引爆了500多顆試驗炸彈。這些粒子落入土壤、極地冰和海底沉積物中，並被地表的動物和植物吸收。這個放射性層是最突兀的人類世特徵之一。

化石轉變

我們人類顯然也在生物景觀上留下了印記。特別是，我們這個物種——即使在幾千年前，在地球生物群中也只是一個非常小的角色——現在已成為陸地和海洋中的主要捕食者。我們為了滿足自身需求，大約佔用了地球生物總產量的四分之一。因此，我們約佔所有陸地脊椎動物質量的三分之一（僅基於體重），而我們為了成為我們的食物而設計的動物物種佔了另外三分之二的大部分。野生動物被推向邊緣，僅佔5%或更少。在殖民地球如此多的陸地時，我們也全面改組了剩餘的野生動物，有目的地或意外地在全球範圍內運輸動物和植物，使全球生物學同質化。我們還在殺死如此多的物種，以至於再過一兩個世紀，地球的生物多樣性可能會遭受與恐龍消失時一樣災難性的打擊。這些轉變將在遙遠的未來以化石組合從一個轉變為另一個的形式出現。

與此同時，人類已將“遺蹟化石”（如恐龍的腳印和海蟲的洞穴）的製造提升到了全新的水平。我們的礦井和鑽孔深入地下數公里，如此之深以至於這些痕跡永久性地劃傷了地球。地球表面已經改造過的城鎮和城市景觀也反映在地下地基、管道和地鐵系統中。

永久性還是短暫性？

總而言之，我們人類已經留下了一個令人敬畏的新地質特徵目錄。這些影響會永久性地重新配置地球的地層和未來的歷史，從而定義一個新的正式時代嗎？或者，隨著人類的消失，系統會恢復正常，將我們的建築侵蝕成塵土，就像珀西·比希·雪萊的同名詩歌中強大的奧西曼德斯帝國的命運一樣？現在還為時尚早。

幸運的是，四十億年的地層給我們留下了一些教訓。在地球地殼上升的地方，例如在不斷增長的山脈上，地表結構確實會被侵蝕並作為沉積顆粒衝入遙遠的海域。在地殼下沉的地方——例如在世界許多主要三角洲的下方——堆積的地層甚至可以儲存看似短暫的痕跡，如樹葉、樹枝和腳印。因此，舊金山受到構造力的推動而隆起，似乎註定要被風化侵蝕。然而，正在下沉的新奧爾良、上海和阿姆斯特丹將留下大量複雜結構的痕跡，以及鋁、塑膠、陶瓷——以及鑲有金屬牙齒和人造髖關節的骨骼。當這些地層在數百萬年後最終被構造力推高時，新形成的懸崖將揭示一個獨特的人類世層。

化石的永久性以及我們行為的長期後果也在答案中起作用。結束白堊紀的隕石撞擊是瞬時的；直接衝擊波在幾小時內就結束了。但它的影響重塑了數百萬年的生物學，並且其反響至今仍在影響著我們。如果沒有那顆隕石，我們現在可能就不會在這裡；恐龍可能仍在統治地球。

人類的影響雖然迅速但並非那麼突然，也可能以在我們消失很久之後仍能感受到的方式改變地球。許多趨勢正在加速，而一些趨勢——物種滅絕、氣候變化和海平面上升——才剛剛處於早期階段。無論化石燃料時代何時最終結束，其影響都只會緩慢減弱，歷時數千年。（而人類文明是在環境穩定的全新世中發展起來的，將不得不適應一個不穩定、不斷變化的星球，持續許多代人。）

我們也可能在另一方面發揮長期影響。與隕石撞擊或冰川退縮相比，人類是一種複雜得多、變化多端的行星力量。我們非凡的地質力量是由我們的智慧、我們的操控能力以及我們傳遞新知識的超社會互動驅動的。這些特性使我們能夠發展出維持我們生存的技術，而技術本身也在以驚人的速度發展，真正地逐年發展。

正如杜克大學榮譽退休教授彼得·哈夫所稱，這種新興的技術圈可以被認為是生物圈的延伸。它有自己的動力，我們對其只有部分控制權。它包括矽基智慧可能很快會與我們自己的智慧競爭的可能性。在所有將決定地球地質未來的持續全球變化中，技術圈是一個未知數。它可能會產生修正後的人類世行星狀態——但人類可能不再掌握主導權。目前，科學家只能決定如何描述現在。一個正在被人類迅速、深刻和永久性改造的地球是否應該在一個新的地質時間尺度時代中得到正式承認？

對於將做出決定的地質學家來說，結論尚未最終確定。需要做出重要的決定。例如，人類世會在何時開始？建議的範圍從數千年前（當時人類的影響首次變得明顯）到遙遠的未來（一旦我們的影響得到充分表達）。出於實際目的，最合適的界限似乎是20世紀中期開始的人口、能源使用和工業化的非凡“大加速”。此後，地層以混凝土、塑膠、鈽和改造後生物學的遺骸數量大幅增加為標誌。

地質學家正在尋找合適的“金釘子”——一個精心選擇的參考點，作為新時代的全球標記。格陵蘭島和南極洲的冰雪層、遙遠的湖泊和峽灣的沉積層以及未受干擾的海底中的放射性核或碳顆粒是否會提供金釘子？或者可能是其他指標，例如儲存在樹木年輪和年度珊瑚生長帶中的生物化學的明顯變化？尋找正在進行中。