人类vs.地球：如何定义人类世？
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原文作者：Meera Subramanian
研究人员正在四处搜寻核碎片、汞污染和其它人类活动的踪迹，以便划定一个新的地质年代。
克劳福德湖（Crawford Lake）非常小，围着湖岸转一圈只需要十分钟。但是，在这个加拿大安大略省南部的小小湖面之下，埋藏着吸引了全世界科学家的特殊物质。他们正在搜寻底泥深处的特别标记物——划定某个特殊的时点，即人类力量达到了足以不可逆地改变这个星球的时刻。这个湖里一层层的底泥，可能成为一个新地质年代“人类世”的原爆点。
1945年的第一次核弹爆炸和后来的几次，将放射性核素散布到了世界各地。
来源：Corbis via Getty
这个湖和同等大小的湖比起来出奇地深，所以湖水从不会完全混合，使得湖底没有受到打洞的蠕虫或水流的扰动。一层一层的沉积物像树的年轮一样积累下来，形成了可以回溯将近1000年的档案记录。它十分忠实地记录了易洛魁人（Iroquois）生活的踪迹，他们如何在750多年前在湖岸周围种植玉米；然后又记录了欧洲移民五个多世纪后到来，开始伐木耕田。现在，科学家们在寻找更近期和更显著的人类造成环境剧变的标志。
湖底取出的泥芯“应该能读出刀切一样分明的信息，没有被贝类碾乱过”，附近圣凯瑟琳市布鲁克大学的微古生物学家Francine McCarthy说。McCarthy自从上世纪80年代开始就在研究这个湖，但她现在从一个截然不同的新视角来看待它。
目前，研究人员正在全球十个位点，探究可能的人类世起始的界标，克劳福德湖是其中之一。人类世是一个尚无官方定论的地质年代，正在被考虑纳入地质年代表。负责这项工作的是人类世工作组（The Anthropocene Working Group, AWG），该工作组由国际地层委员会（the International Commission on Stratigraphy, ICS）在2009年设立，包括34位研究人员，他们的目标是起草一份正式确认人类世的提案。这个新的世代将给从末次冰期后开始的全新世划上句号。要定义一个新世代，研究人员需要在岩层记录中找到一个具有代表性的标记物，能够确认人类活动突增到了在地球上留下不可磨灭的印记的时刻。
考虑到人类已经对地球做了太多改变，可供选择的标记物有很多。AWG主席、英国莱斯特大学的古生物学家Jan Zalasiewicz说：“要说科学方面的证据，我们的选项太多了，但我们必须确定下来。”
研究人员从克劳福德湖取出一个泥芯来探寻人类世的潜在界标。
来源：Tim Patterson
工作组目前的计划是考察原子时代的遗存，二十世纪中期原子弹爆炸残留的放射性物质在大气、岩石、树木乃至人类身上都留下了印记。“大约在1952至1954年之间有一个非常突出、很难错认的炸弹信号峰。”Zalasiewicz说。
等他们选定了有代表性的标记物，AWG的研究人员就需要在全球范围内搜集足够多的证据来说服地质科学的管理机构，他们找到了人类世起始点的可靠标记。但有些科学家反驳道，人类活动塑造这个星球已经有几千年，工作组为他们提议的世代选择20世纪50年代作为起始点过于草率了。Erle Ellis是美国马里兰大学的地理学家，也是AWG的成员，他批评了工作组对划定人类世起始点的计划。Ellis说：“AWG先决定了那个时间界限，才去决定标记物是什么，而不是反过来。”
坚实证据
到头来，还是岩石中的记录有最终决定权。是否正式划定人类世，最后要看地层中有没有证据作为有地质学意义的记录保存了下来，也就是说，人类有没有在岩石、海底泥沙或者冰川中留下一系列特别的标记物，足以体现地球上发生了根本的变化。
经过十年的研究，AWG在今年五月认定，人类确实已经留下了不可磨灭的地质印记。在五月份举行的一次有约束力的投票表决中，34位成员中的29位赞成进入起草划定人类世的提案的环节。
AWG的下一个任务是提交正式的提案来确认一个“全球界线层型剖面和点位”（Global boundary stratotype section and point, GSSP）或者说“金钉子”（参见C. N. Waters et al. Earth Sci. Rev. 178, 379–429; 2018）。GSSP是在某个地方的一个首选的地质学标记物，还要和全球其它各种环境中的研究位点在时间上有相关性。人类世的金钉子需要体现出有那么一个全球同步的时刻，物理的、化学的、生物的过程都积累到了一定程度，在地质学意义上已经不可逆地跨出了全新世的范畴，进入了一个截然不同的新世代。
在最近这次投票中，绝大多数AWG成员都同意在二十世纪中期寻找GSSP。那段时间是“大加速”时代的开始，二战结束的转型期，日益增长的人口开始以指数式增长的速度消耗自然资源、创造全新材料，相比之下连工业革命都黯然失色。这些人类活动向环境中倾注了数量空前的持久性有机污染物，提高了动物灭绝速率，并且创造出了前所未有的地质特征。这包括4000米深的金矿，70米高的垃圾填埋场，比如柏林的恶魔山——一座用二战的废墟瓦砾堆成的人造假山。尽管AWG仍在探寻其它一些待定的金钉子，核时代的放射性记录已经遥遥领先。Zalasiewicz说：“放射性核素目前看来是最强烈的信号。”AWG已将目前的工作成果总结为《作为一个新地质时间单位的人类世》，二月份由剑桥大学出版社出版。
战后的柏林，瓦砾废墟被堆积成了恶魔山（Teufelsberg）。
来源：ullstein bild via Getty
克劳福德湖在成为金钉子地点的竞争中遇到了强劲对手。莱斯特大学的地质学家、AWG秘书Colin Waters正在协调几个研究团队，他们的研究对象包括加利福尼亚州的一个水库，南极洲的冰芯，意大利北部的洞穴沉积物，加勒比海和澳洲的珊瑚礁，瑞士的一片泥炭沼等等。所有地点都会接受放射性核素的检测，很可能是碳-14和半衰期较长的同位素钚-239，同时检测的还有次要的标记物，从持久性有机污染物、微塑料到煤炭燃烧的飞灰，皆包括在内。
尽管有很多研究位点和标记物可供考察，但研究的进展很慢。“地质年代表是全世界所有地质学家共同使用的工具，”布鲁克大学的地球科学家、AWG成员Martin Head说，“所以很重要的一点是不能想改就改。任何改变都必须经过极其慎重的考虑。”
寻找金钉子
搜寻金钉子的旅程还是要回到克劳福德湖平静水面下斑驳的泥层。McCarthy正与加拿大和世界其它地区的研究人员合作分析1940至1965年的泥芯样品，这些年份囊括了核试爆的高峰时期以及大加速时代的开始。
瑞士苏黎世的一个实验室正在检测首选标记物放射性核素，伦敦的一个团队正在寻找其它信号，例如飞灰浓度的激增，看它们是不是同时发生的。美国的一个团队将会测量有壳变形虫的丰度，这是一种单细胞微生物，它们的壳能够保存几千年不坏。当人类聚居地和农田径流的营养物质提供了超量养分的时候，这些变形虫的数量便会暴增，而这往往对其它生物有害。加拿大多伦多的研究人员将会寻找微塑料——可能通过水流、风中的纤维、甚至吃过它们的昆虫抵达湖底。
古气候学家Liz Thomas在南极洲测量一截冰芯。
来源：Liz Thomas
在另一个待选位点，旧金山湾的西尔斯维尔湖（Searsville Lake），一个研究团队正在检测放射性核素和其它一些能代表人类影响的物质。他们将会通过检查湖底的沉积物样品来辨认该地区的土地利用变化，以及越来越多的铅污染和汞污染。
“我们希望能够真正用‘动图’重现湾区上个世纪乃至千年的变化。”西尔斯维尔研究点的主要负责人之一、附近斯坦福大学的生物学家Elizabeth Hadly说。但是，为了划定人类世，她和其他研究人员必须在20世纪50年前后找到一个清晰的金钉子，既能够代表人类活动强度的显著飞跃，又能与全球其它待选研究点相互印证。
与此同时在南半球，来自英国剑桥市的不列颠南极调查局（British Antarctic Survey）的古气候学家Liz Thomas将带领一个团队分析南极半岛的一截冰芯。人类产生的放射性核素的标志，以及重金属和飞灰，在如此偏远的大陆上也已经能够找到了。她的团队还将分析温度、积雪、二氧化碳和甲烷等，这些都在二十世纪中期发生了显著变化，尽管可能不完全与核试爆高峰期同步。
一系列投票表决
和研究人员正在研习的地层记录一样，正式划定人类世的决定也有很多层。AWG的目标是在2021年前向它的上层机构——ICS的第四纪分部，提交认定一个二十世纪中期的GSSP的提案。如果通过，ICS将要就这一提案投票表决，然后再递交到国际地质科学联合会（the International Union of Geological Sciences, IUGS）的执行委员会进行最终的确认。只有经过这一系列关卡，人类世才能正式成为国际年代地层表——经常被称为地质年代表——的一部分。目前，已经确认的65个GSSP中，除了标记全新世开始的格陵兰岛冰芯之外，都是来自于海洋环境。
官方的流程远远慢于大众文化流行速度。大众文化已经接受了人类世的概念，从专辑唱片到杂志封面到处都在使用这个词。但AWG明确表示他们会严格按照地层记录来做决定。
克劳福德湖底取出的一个泥芯，其中显示的年复一年累积起来的层次，忠实地记录了几个世纪以来的人类活动。
来源：Tim Patterson
不是所有人都相信AWG能做到。一个争议点是，工作组在确定地层记录中的金钉子之前就先划出了时间范围。莱斯特大学的考古学家Matt Edgeworth说：“这是拿想法圈定实物，塑造证据来适应预设前提，过程本应该是反过来。”
Edgeworth是AWG的成员，但在确认人类世的表决中投了反对票。一个担忧是，放射性核素的信号虽然能够保留十万年，但还是会随着放射性衰变而减弱。“从地质学的角度来说，大部分时间界限都有几百万年的历史，”Edgeworth说道，“那就不能算一个持久的标记物了。”
另外一些批评者，比如美国弗吉尼亚大学的古气候学家William Ruddiman，则将人类世的开端推到了几千年前人类开始通过农业来改变地表景观的时候，或者比1950年早数千年，人类消灭了澳洲和北美洲的巨型动物的时候（参见W. F. Ruddiman Prog. Phys. Geogr. Earth Environ. http://doi.org/gd4shx; 2018）。有些人则全盘反对划分人类世，因为全新世已经是由末次冰期后逐渐扩大的人类影响来定义的。
Zalasiewicz承认，人类的影响在全新世的大部分时间都得到了确认，但大加速时代之后的全球变化程度，以及突然引入到这个星球上的全新物质，都是空前的。“我刚开始这项工作时，我以为人类世成为一个地质学时间单位可能站不住脚，因为很多东西都是如同雾里看花，都是渐变的，”他说，“但实际上，界线已经清晰起来了。”
尽管Edgeworth对单一的二十世纪中期界标存疑，但他并不否认我们这个物种已经改变了地球。“我从第一手的观测中看到人类对于我们地表圈层的巨大影响，”他说，“在地质学意义上，几乎可以说一个新的地层正在地球表面形成。”
伊利诺伊大学芝加哥分校的地球科学家Max Berkelhammer没有参与到目前的辩论中，但他的研究帮助划定了全新世。他表示支持AWG的结论。“很难说二十世纪发生的事情只是过去几千年的一个重演，”他说，“改变的规模要大太多了。而且很难想象还有恢复的途径。”
原文以Humans versus Earth: the quest to define the Anthropocene 为标题，发表在2019年8月6日的自然新闻特写上
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Nature|doi:10.1038/d41586-019-02381-2
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