據(jù)《自然》雜志5月21日報道，國際地層委員會第四紀(jì)地層分會下屬的權(quán)威科學(xué)小組“人類世工作小組” 近日投票決定，認(rèn)可地球已進(jìn)入一個全新的地質(zhì)年代——人類世。該工作小組計劃于2021年向國際地層委員會提交正式提議。如果通過，地理課本將會改寫。 

　　  

　　人類世的概念是怎么來的 

　　為了研究地球和巖石圈的演變，其研究對象地球從誕生至今的時間，將之稱為地質(zhì)時代。地質(zhì)學(xué)家將地質(zhì)時代分為隱生宙和顯生宙，顧名思義隱生宙沒有可靠化石或肉眼可識別化石證明生命存在，顯生宙則有存世的化石證明存在。宙（eon）下還有代（era）、紀(jì)（preiod）、世（epoich）和期（age），如我們比較熟悉的電影《侏羅紀(jì)公園》的侏羅紀(jì)詳細(xì)的說就是顯生宙中生代侏羅紀(jì)。與之類似，人類世，被定義為人類行為作為一種地質(zhì)營力，首次在全球尺度下在物理、化學(xué)和生物的自然演變中同步出現(xiàn)了決定性的影響開始的時代。（The first appearance of a clear synchronous signal of the transformative influence of humans on key physical, chemical, and biological processes at the planetary scale.） 

　　在現(xiàn)在的大家使用的的“人類世”（Anthropocene）出現(xiàn)前，早在1873年，意大利地質(zhì)學(xué)家Antonio Stoppani就提到了Anthropozoic Era（人類代）的概念。此后，蘇聯(lián)地球化學(xué)家弗拉基米爾·維爾納斯基（Vladimir Vernadsky），則正式提出了“人類紀(jì)”的概念，并將其定義為從人類出現(xiàn)至今的地質(zhì)歷史時期。在維爾納斯基的推廣下，特別是因為其烏克蘭科學(xué)院創(chuàng)始人的身份，在上世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)將“人類紀(jì)”作為正式的地質(zhì)年代單位，等同與于現(xiàn)在通用的“第四紀(jì)”。個人認(rèn)為這個名字是優(yōu)于現(xiàn)行使用的第四紀(jì)名稱的，因為僅僅通過字面意思，你就可以聯(lián)想到這個地質(zhì)年代的特點(diǎn)，而第四紀(jì)則需要追尋另一個歷史。 

　　為什么確定人類世會有很大的爭議 

　　當(dāng)下被大家認(rèn)同的“人類世”概念，則是由大氣學(xué)家保羅·克魯岑（Paul Crutzen）和生態(tài)學(xué)家尤金·斯托莫（Eugene Stoermer）于2000年在《全球氣候變化通訊》（Global Change Newsletter）期刊中，以《人類世》（Anthropocene）為題提到的，用以表示人類作為一種地質(zhì)營力深刻改變了全球的面貌。 

　　  


1850年起CO2、CH4、N2O、 SO3及硫酸根離子和碳氮氧同位素在大氣（冰心）中的含量的變化曲線（圖片來源：Waters, C N. et al. 2018. How to date natural archives of the Anthropocene. Geology Today, 34(5):182-187.） 

　　保羅和他的團(tuán)隊在國際地圈-生物圈計劃（IGBP）中，對南極洲和格陵蘭島冰川冰芯中CO2和CH4等溫室氣體進(jìn)行分析，得出這些常見的溫室氣體從十八世紀(jì)末工業(yè)革命開始后逐漸提高，相應(yīng)的同位素的比例卻降低，說明大量的化石燃料消耗造成大氣成分變化的主因，并提議以此為起點(diǎn)作為人類世的開端。 

　　正就像我們前面所講的，人類世的概念更多是由人類學(xué)、氣象氣候?qū)W以及環(huán)境學(xué)等學(xué)科的科研人員所使用，其研究內(nèi)容在時間跨度上不超過人類文明史，更確切的是自工業(yè)革命后這二百年來甚至更短時間內(nèi)的地球變化。雖然這些學(xué)科也屬于廣義上的地球科學(xué)，但對地球時代的劃分通常是由地質(zhì)學(xué)中的地層學(xué)分支來確定的，問題的關(guān)鍵是人類世這個概念已經(jīng)逐漸被大家接受和認(rèn)同，這顯然已經(jīng)觸碰到地層學(xué)這一學(xué)科研究人員在這一領(lǐng)域的權(quán)威性。 

　　  


國際地層委員會最新發(fā)布的距今270萬年（第四系）地質(zhì)年代表，按照嚴(yán)格的時間比例此后，全新世也只占據(jù)了非常小的一層（國際地層學(xué)會官網(wǎng)） 

　　要知道在不久之前，國際地層學(xué)會才剛剛對全新世進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分，與我們最近的時代分界點(diǎn)是距今4200年的梅加拉亞期（Meghalayan）與北格瑞佩恩期（Northgrippian）的分界，通過印度梅加拉亞地區(qū)獲得的一根石筍確定并設(shè)立為正式的地質(zhì)年代單位。 

　　  


來自Mawmluh洞穴確定梅加拉亞期的石筍縱剖面（圖片素材：Walker, M. J. C. , Berkelhammer, M. , Bj？Rck, S. , Cwynar, L. C. , Fisher, D. A. , & Long, A. J. , et al. (2012). Formal subdivision of the holocene series/epoch: a discussion paper by a working group of intimate (integration of ice-core, marine and terrestrial records) and the subcommission on quaternary stratigraphy (international commission on stratigraphy). Journal of Quaternary Science, aop(aop).編者重新構(gòu)圖） 

　　國際地層學(xué)會第四紀(jì)工作組對于梅加拉亞GSSP（Global Boundary Stratotype Section and Point）的最終投票確認(rèn)數(shù)據(jù)也要比這一次對于人類世相關(guān)概念的確認(rèn)要好得多，在最終獲取的16票中15票贊成，一票棄權(quán)；而2019年5月21日國際地層學(xué)會再次對人類世相關(guān)議題進(jìn)行投票，其中第一項為人類世的確認(rèn)是否依舊需要GSSP（金釘子）明確對時代劃分，第二項則是把時代的起點(diǎn)定為20世紀(jì)中期，雖然結(jié)果滿足了60%以上的贊同，但兩次對議題的投票依然出現(xiàn)了4張反對票，可見反對和質(zhì)疑的聲音仍然不少。 

　　  


人類世相關(guān)議題投票結(jié)果（國際地層學(xué)會公開信件截圖，作者有標(biāo)注） 

　　定義人類世我們還有多少工作要做 

　　像前面所說的，人類世這一概念使用的時間界限因不同行業(yè)有所區(qū)別，比如人類學(xué)中人類世定義的起點(diǎn)比較早，一般認(rèn)為是從生產(chǎn)力已經(jīng)起步的公元前2000年起的古代文明，因為從那個時間段留下了比較多的古代遺跡；生態(tài)學(xué)家和氣候?qū)W家一般認(rèn)為其是從工業(yè)革命開始，因為從那個時間起人類對于生態(tài)的影響開始顯現(xiàn)，物種滅絕速度開始變大，氣候變化受人類影響增大，大氣溫室氣體比例升高。但如果想要其成為正式的地質(zhì)年代，需要滿足兩個基本條件：一是形成的地層中產(chǎn)生的“地質(zhì)信號”必須非常大，清晰和獨(dú)特；二是已收集到證據(jù)足夠證明這種現(xiàn)象不是孤例而是廣泛存在。這也是為什么國際地層委員會會議中兩項議題中第一個議題的核心，使用GSSP就意味著滿足上述兩個條件，第二個議題就是統(tǒng)一人類世的開端，為尋找金釘子設(shè)置限制條件。最終將人類世的開始界限定為二十世紀(jì)中葉，其目的是以地球開始核實(shí)驗為起點(diǎn)。 

　　類似的例子是新生代的開端：長久以來，對于白堊紀(jì)末生物大滅絕的成因（可以簡單看為恐龍是怎么消失的）一直有著巨大的爭議，各種觀點(diǎn)眾說紛紜，但一直都沒有找到令人信服的證據(jù)，直到上世紀(jì)70年代中期，美國地質(zhì)學(xué)家沃爾特·阿爾瓦雷斯（Walter Alvarez）研究地磁反轉(zhuǎn)時出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。 

　　地磁反轉(zhuǎn)現(xiàn)象屬于當(dāng)時的研究熱點(diǎn)，沃爾特在對意大利古比奧地層剖面進(jìn)行研究時，發(fā)現(xiàn)白堊紀(jì)和第三紀(jì)界線上有一層厚約1厘米的幾乎不含化石的黏土層，而且這一層分布極為廣泛；雖然厚度只有一厘米厚度，但是由于這一層恰好在中生代和新生代的交界處，恐龍在此時間段后迅速消失，放棄對其的研究顯然不會讓沃爾特心甘情愿，所以他向自己的父親路易斯·阿爾瓦雷斯（Luis Alvarez）發(fā)出了求助；講道理，如果沒有一位貴為諾貝爾物理學(xué)獎得主的父親，我們想象不到這對一名科研人員幫助有多大！在父親的幫助下，他對地質(zhì)樣品的檢測手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)時地質(zhì)學(xué)的學(xué)科研究的水平，最終在微量元素檢測中發(fā)現(xiàn)樣品中銥含量異常：銥元素在地球表面的含量很低，因為其親鐵性，會在地球形成的早期被裹挾到地核。在地表的銥元素一般來源是宇宙塵埃，在沉積物中銥元素的含量大致在0.3PPB（十億分率）的水平，而沃爾特所測定黏土樣品中所含的銥元素則最高達(dá)到了445PPB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出背景值。此后丹麥、西班牙、新西蘭、北美等地相同層位的樣品經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律依然適用。 

　　  


銥元素在樣品中的含量變化區(qū)間曲線，（圖片素材來源Alvarez, L. W. , Alvarez, W. , Asaro, F. , & Michel, H. V. . (1980). Extraterrestrial cause for the cretaceous-tertiary extinction. Science, 208(4448), 1095-1108.） 

　　沃爾特根據(jù)這個事實(shí)，認(rèn)為地球曾經(jīng)被小行星撞擊過，才會形成這樣一層銥含量如此高的粘土層，并引發(fā)了全球性氣候變化，導(dǎo)致恐龍滅絕：這顆直徑約10千米的小行星撞擊地球后產(chǎn)生巨大的沖擊波，碎片與塵埃遮天蔽日，大規(guī)模的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動集中爆發(fā)，對環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，地球歷史上的第五次大滅絕開始了。這一理論在學(xué)術(shù)界掀起了軒然大波，在此之前，對于恐龍滅絕的假說基本上都是漸變論，而沃爾特的沖擊假說再次刷新了人類對于生物進(jìn)化的認(rèn)識，以至于很多學(xué)者批評其嘩眾取寵，但此后災(zāi)變論登上學(xué)術(shù)舞臺。在最近的一項研究中，證實(shí)了沃爾特小行星撞擊地球的假設(shè)，研究者不僅找到了當(dāng)時小行星的撞擊地點(diǎn)，而且還在一些魚類化石的口腔中找到?jīng)_擊石英，這種石英只有在極高的溫度和壓力下才能產(chǎn)生，除了小行星撞擊地球外，那么，我想唯一能想到的解釋就是當(dāng)時我們遭到了外星人的核彈攻擊，所以沖擊事件導(dǎo)致恐龍滅絕的假說基本上是實(shí)錘。 

　　  


通過CT掃描顯示在鱘魚體內(nèi)鰓附近的微玻璃隕石（圖片來源：DePalma, Robert A. ; Smit, Jan ; Burnham, David ; Kuiper, Klaudia ; Manning, Phillip ; Oleinik, Anton ; Larson, Peter ; Maurrasse, Florentin ; Vellekoop, Johan ; Richards, Mark A ; Gurche, Loren ; Alvarez, Walter. / A seismically induced onshore surge deposit at the KPg boundary, North Dakota. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 2019 ; Vol. 116, No. 14. pp. 1-10.） 

　　按照白堊-古近系（Cretaceous–Paleogene）界線分界的經(jīng)驗，在投票中的第二議題中時代的起點(diǎn)定在二十世紀(jì)中葉，準(zhǔn)確時間應(yīng)該是在1945年前后，將沉積物中出現(xiàn)核試驗放射性物質(zhì)開始作為地層分界的起點(diǎn)，其原理與K–Pg界線相似，銥含量快速增高代表小行星沖擊時間發(fā)生的開始，峰值只是代表因沖擊事件揚(yáng)起的塵埃沉降速度在某個時間段達(dá)到最快。如下圖所示，不出意外，國際地層學(xué)會最終將把左側(cè)縱軸（1945年）處作為全新世-人類世的界線。不僅如此，作為人類歷史上第一次核試驗的美國阿拉莫戈多沙漠試驗場，相信在此次GSSP的提交和選定上具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。 

　　  


各類放射性元素在1945年后的濃度變化曲線，圖片來源Waters, C N. et al. 2018. How to date natural archives of the Anthropocene. Geology Today, 34(5):182-187. 

　　確定人類世對我們有什么意義 

　　目前非正式術(shù)語“人類世”已被證明對氣候?qū)W、生態(tài)學(xué)、人類學(xué)等研究領(lǐng)域非常有用，其概念只是為了說明在影響氣候，生態(tài)等演變中人類扮演的角色越來越重。但在傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)中，不同的地質(zhì)時期一般是需要對應(yīng)的地層學(xué)證據(jù)的，包括巖性巖相分層特征，生物遺跡、理化性質(zhì)等，但如果不是使用利用結(jié)果推過程的方法，國際地層學(xué)會定義的人類世的地層學(xué)證據(jù)太難找。 

　　通俗的講就是不同地質(zhì)時期的地層樣子都不大一樣，就像人類雖然樣子長的各不相同，但不同年齡段都會有自己的特征，雖然會有特例，但大體如此，但將人類世作為一個地質(zhì)時代本身是沒問題的，你可以看作是把化妝作為一個年齡段的特征，也OK，因為人只有到一定年齡才開始化妝，但是單純將某一年作為人類世的開始，這個行為就像把某種斬男妝作為一個年齡段的分界點(diǎn)，可能是25歲的青年女性會畫（假設(shè)女性18歲開始畫，這種畫法最初是7年前開始有第一個人嘗試的），但以此作為女性年齡的分界線，完全沒有太大意義，難道是這個年齡是進(jìn)入恐婚的分界線？（大誤）。 

　　實(shí)際上僅就對地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域所研究的內(nèi)容來說，對于人類世的需求和意義并不是很大，因為鑒定這些沉積雖然不難，但沉積厚度過薄，在縱向深度上研究意義不大。積極的理解角度去想，地質(zhì)學(xué)研究對象的研究范圍可能會因人類世的確定而擴(kuò)大，甚至?xí)行碌慕徊鎸W(xué)科誕生，而長期以來對于人類世（Anthropocene）這一概念的模糊不清的情況將會告一段落，但由此決定的概念究竟會不會被更多研究人員所接受，目前尚不明朗。 

 

　　就短期來看，增添一個更精細(xì)尺度的分層，對傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生多大影響，甚至不及地球化學(xué)元素分布的研究更有意義，但超精細(xì)尺度的縱向研究在地球化學(xué)元素演變上，有著一定意義，但這些數(shù)據(jù)的最終有效性還需要更多的研究和驗證。 

　　最后還要說一下，上一次按照這種方法劃分時代剛好是白堊紀(jì)末生物大滅絕，而這一次再次使用這種方法剛好是很多地球科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域研究人員預(yù)言的第六次大滅絕，總有那么一絲不祥的感覺。 

只知道侏羅紀(jì)？地球已經(jīng)進(jìn)入人類世

圖文簡介

摘要：據(jù)《自然》雜志5月21日報道，國際地層委員會第四紀(jì)地層分會下屬的權(quán)威科學(xué)小組“人類世工作小組” 近日投票決定，認(rèn)可地球已進(jìn)入一個全新的地質(zhì)年代——人類世。該工作小組計劃于2021年向國際地層委員會提交正式提議。如果通過，地理課本將會改寫。