為什麼碳是新人類世的最佳標誌

遍佈地球的黑色球體可能證明是新地質時代的最佳標誌,以表彰人類對地球的巨大影響

火是人類最古老和最強大的工具之一。現在,燃燒石油和煤炭為現代文明提供動力的所有殘留物,可能為新的地質時代的開始提供最佳標誌,這個新地質時代突出了智人改變世界的影響,被稱為人類世,或“人類的新時代”。

英國利茲大學的地球科學家凱倫·培根說:“我們實際上正在改變並將繼續改變地球系統的運作方式,並留下可以在一百萬年後仍然找到的標記。” “這真是令人難以置信的想法。”

提議的標記是數十億個微小的黑色球體,從北極高地到智利湖泊底部都有發現。當火焰侵蝕被稱為煤或石油的碳氫化合物時,並非所有碳原子都與使火和二氧化碳排放成為可能的氧氣配對。其中一些碳仍然與其同類碳緊密結合,未燃燒,形成一個小黑球。環境科學家將這些球體稱為球形碳質顆粒 (SCP),消防工程師稱之為不完全燃燒產物;公眾可能最熟悉的是煙塵


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那些煙塵、飛灰或任何你想稱呼它的東西,都會被燃燒的熱氣體帶到空中,然後輕輕地落回地球,進入肺部、湖泊和海洋或景觀中。燃燒的煤炭和石油越多,形成的黑色球體就越多,使得這種煙塵成為化石燃料狂熱膨脹的完美記錄。隨著二氧化碳改變氣候,這是人類對整個地球的最大影響之一,這些有麻點的碳球標誌著潛在的不可逆轉的變化。利茲地質學家格雷姆·斯溫德爾斯是 5 月 28 日在科學報告上發表的一篇論文的主要作者(大眾科學科學報告是自然出版集團的一部分),他解釋說:“在我們採集的這些沉積物岩心的最頂部,我們得到了這些飛灰指標。”

斯溫德爾斯認為 SCP 是人類世開始的標誌。例如,記錄了數千年沉積物的長而沼澤的棕色泥炭岩心,由於最近新增的煙塵碳,其頂部突然變得像夜晚一樣黑。“這些東西到處都是——它們無處不在,”他補充道,並指出他甚至在遠離任何工業活動的亞馬遜雨林深處也發現了 SCP,儘管濃度較低。“我們有基本上像化石一樣的指標,可以用來精確地確定邊界。”


圖片由格雷姆·斯溫德爾斯提供

倫敦大學學院的環境科學家尼爾·羅斯 25 年來一直在收集世界各地湖泊的此類 SCP 記錄。羅斯在 3 月 19 日《環境科學與技術》雜誌上發表的一篇論文中指出,即使我們已經向環境中新增 SCP 大約 170 年了,但在每個大陸上,大約在 1950 年左右,更多的飛灰開始落入地質記錄中。

這種飛灰通常不是由火山爆發等自然現象產生的——除非是那些引發煤炭燃燒的現象,例如 6600 萬年前太空岩石撞擊地球結束白堊紀時期之後發生的大規模火山爆發。火山 SCP 是不同的——顏色更淺,並且很容易與燃煤電廠和車輛中高溫化石燃料燃燒形成的深黑色球體區分開來。“如果 SCP 的壽命與 [白堊紀-古近紀] 界線的顆粒一樣長,那麼它們將比許多半衰期長的放射性核素——可能還有地球上大多數冰記錄——更長壽,”羅斯指出。

這使得它成為一個標記,將被儲存在超過 40 億年的地質記錄中。在 2.52 億年前左右的二疊紀末期幫助生物大滅絕的火山爆發中,仍然可以找到類似的煙塵顆粒。這些黑球也大致在同一時間出現在各地——大約在 1950 年——這正是地質學家在確定地質時代(如新提出的人類世)邊界時所尋找的。

煙塵不是唯一的潛在標記。其他提議包括 1945 年第一顆原子彈爆炸後出現的放射性核素峰值,以及大約在 1610 年左右,歐洲人大約在一個世紀或更早之前抵達北美和南美后的大規模死亡事件導致的二氧化碳水平下降。但這些替代方案都與整個地球的變化沒有直接聯絡。另一方面,煙塵是煤炭和石油燃燒的後果,而煤炭和石油燃燒也是造成全球氣候變化的原因。

斯溫德爾斯甚至有一個地點,可能非常適合作為地質年代尺度中“金釘子”的所在地:馬勒姆潭,英格蘭最高的冰川湖,位於約克郡山谷。該湖泊和鄰近的沼澤記錄了該地區約 8000 年的人類活動,從數千年前農業的出現到工業革命,並且在其整個歷史中基本保持不變。但在過去的 50 年裡,“一切都變了,”斯溫德爾斯說。“汙染痕跡、飛灰顆粒進入、近期氣候變化的證據——該地點的所有記錄基本上都像曲棍球棒。”

這半個世紀被稱為“大加速”,包括從塑膠到人口爆炸的一切,人口爆炸使今天地球上的人口超過 70 億。這進一步加強了 1950 年左右地質時代轉變的理由。“任何潛在的[峰值]都將同時具有放射性核素記錄和 SCP 記錄——以及一些入侵物種、微塑膠碎片和穩定的碳同位素,”英國萊斯特大學的地質學家揚·扎拉謝維奇解釋說,他還是工作組的主席,該工作組正在評估是否將人類世新增到地質年代尺度。“這進一步證明了 20 世紀中期不僅在地球系統變化方面很重要,而且還在地層中留下了持久的標記。”

地質時代的轉變標誌著地球歷史上不可逆轉的變化,無論是更新世的冰河時代還是全新世的漫長夏季。“地質學家只是盡力做到最好,以定義一個在相當程度上經常能起作用的邊界,”扎拉謝維奇說。人類對火的追求留下了持續的痕跡,即使在廣闊的地質時間中也令人矚目——而這種痕跡在很大程度上是覆蓋全球的骯髒黑斑,以及可能將地球溫度設定數千年的更高濃度的大氣二氧化碳。

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