编者按：《原始在线版本的故事发布于 2009 年 9 月 23 日。
人类对地球规模的影响正变得越来越明显：我们物种灭绝的速度堪比所有地质时期的重大灭绝事件，并导致海洋迅速酸化、冰盖减少甚至河流三角洲下沉。现在，一个由 29 位科学家组成的国际小组初步尝试为地球设定一些具体的环境阈值。
斯德哥尔摩大学的约翰·罗克斯特伦及其同事在 9 月 23 日的《自然》杂志在线版上提出了九个“行星边界”。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）这些边界涉及气候变化、海洋酸化、化学污染等，旨在为自然系统设定相对于人类影响的阈值或安全限制，尽管一些边界的确切数字尚未确定。
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“我们已经达到了可持续发展的行星阶段，我们正在全球地球系统规模上摆弄硬连接的过程，”罗克斯特伦说。“哪些地球系统过程决定了[地球]保持稳定状态的能力？”
该研究以全新世为期望的稳定状态，即自上次冰河时代以来人类文明蓬勃发展的 10,000 年，并试图确定可能将行星周期推过安全阈值的关键变量。例如，气候变化的关键变量是大气二氧化碳浓度及其随之而来的热量捕获量的增加。目前，大气中的二氧化碳浓度已达到百万分之 387 (ppm)，远高于工业化前的百万分之 280。科学家（包括 NASA 气候学家詹姆斯·汉森）确定的估计安全阈值为百万分之 350，或总升温每平方米 1 瓦特（当前升温约为每平方米 1.5 瓦特）。
“我们开始非常粗略地量化我们认为这些阈值可能在哪里。所有阈值都存在巨大的误差范围，”明尼苏达大学环境研究所所长、作者之一的生态学家乔纳森·福利说。“我们不确切知道需要多少百万分比才能阻止气候变化，但我们认为它从大约百万分之 350 开始。”
人类已经突破了九个已确定的边界中的另外两个安全阈值——生物多样性丧失和可用氮（这要归功于现代肥料）。不幸的是，许多过程也会相互影响。“跨越一个阈值会使其他阈值更脆弱，”福利补充道。例如，生物多样性丧失“在一个非常炎热的星球上会加速”。
几位科学家赞扬了这项努力，但批评了设定的精确阈值。凯瑞生态系统研究所的生物地球化学家威廉·施莱辛格认为，磷肥的限制过于宽松，可能会让“有害、缓慢和扩散的退化几乎无限期地持续下去”。斯里兰卡国际水资源管理研究所研究副主任大卫·莫尔登指出，允许人类用水量（主要用于农业）从今天的 2,600 立方公里扩大到未来的 4,000 立方公里，将导致环境灾难地点进一步退化，例如亚洲干涸的咸海和七条主要河流（包括美国的科罗拉多河），这些河流不再流入大海。（一立方公里水约等于 264 万亿加仑。）
牛津大学气候动力学小组的物理学家迈尔斯·艾伦表示，即使是二氧化碳百万分之 350 的限制也“值得怀疑”。相反，他认为关注将累积排放量保持在 1 万亿公吨以下可能更有意义——尽管这意味着人类已经用完了其总体排放预算的一半以上。
无论对地球的影响如何，就物质繁荣而言，人类的状况可能从未如此之好。问题是：“你如何继续改善人类的状况？”福利问道。“我们如何才能维持一个将达到 90 亿人口的世界，而又不破坏地球？至少了解危险区域在哪里是真正重要的第一步。”
有理由抱有希望。人类以前曾跨越过这些阈值之一——即，臭氧消耗化学物质（“臭氧空洞”）排放导致的平流层臭氧水平下降。由于国际合作和 1989 年的蒙特利尔议定书，我们退后了一步。“我们确实设法使自己远离了臭氧边界，并在区域层面为保护生物多样性、减少农业污染、气溶胶和用水需求以及减缓土地转换做出了认真的努力，”亚利桑那大学的环境科学家戴安娜·利弗曼指出，她是新阈值的作者之一。“这提供了一些希望，即如果我们选择，我们可以管理我们对地球的影响。”
注：本文最初印刷时的标题为“设定边界”。
*勘误（1/25/10）：正确的换算是 2640 亿加仑。