为什么碳是新人类世的最佳标志

遍布地球的黑色球体可能证明是新地质时代的最佳标志,以表彰人类对地球的巨大影响

火是人类最古老和最强大的工具之一。现在,燃烧石油和煤炭为现代文明提供动力的所有残留物,可能为新的地质时代的开始提供最佳标志,这个新地质时代突出了智人改变世界的影响,被称为人类世,或“人类的新时代”。

英国利兹大学的地球科学家凯伦·培根说:“我们实际上正在改变并将继续改变地球系统的运作方式,并留下可以在一百万年后仍然找到的标记。” “这真是令人难以置信的想法。”

提议的标记是数十亿个微小的黑色球体,从北极高地到智利湖泊底部都有发现。当火焰侵蚀被称为煤或石油的碳氢化合物时,并非所有碳原子都与使火和二氧化碳排放成为可能的氧气配对。其中一些碳仍然与其同类碳紧密结合,未燃烧,形成一个小黑球。环境科学家将这些球体称为球形碳质颗粒 (SCP),消防工程师称之为不完全燃烧产物;公众可能最熟悉的是烟尘


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那些烟尘、飞灰或任何你想称呼它的东西,都会被燃烧的热气体带到空中,然后轻轻地落回地球,进入肺部、湖泊和海洋或景观中。燃烧的煤炭和石油越多,形成的黑色球体就越多,使得这种烟尘成为化石燃料狂热膨胀的完美记录。随着二氧化碳改变气候,这是人类对整个地球的最大影响之一,这些有麻点的碳球标志着潜在的不可逆转的变化。利兹地质学家格雷姆·斯温德尔斯是 5 月 28 日在科学报告上发表的一篇论文的主要作者(大众科学科学报告是自然出版集团的一部分),他解释说:“在我们采集的这些沉积物岩心的最顶部,我们得到了这些飞灰指标。”

斯温德尔斯认为 SCP 是人类世开始的标志。例如,记录了数千年沉积物的长而沼泽的棕色泥炭岩心,由于最近添加的烟尘碳,其顶部突然变得像夜晚一样黑。“这些东西到处都是——它们无处不在,”他补充道,并指出他甚至在远离任何工业活动的亚马逊雨林深处也发现了 SCP,尽管浓度较低。“我们有基本上像化石一样的指标,可以用来精确地确定边界。”


图片由格雷姆·斯温德尔斯提供

伦敦大学学院的环境科学家尼尔·罗斯 25 年来一直在收集世界各地湖泊的此类 SCP 记录。罗斯在 3 月 19 日《环境科学与技术》杂志上发表的一篇论文中指出,即使我们已经向环境中添加 SCP 大约 170 年了,但在每个大陆上,大约在 1950 年左右,更多的飞灰开始落入地质记录中。

这种飞灰通常不是由火山爆发等自然现象产生的——除非是那些引发煤炭燃烧的现象,例如 6600 万年前太空岩石撞击地球结束白垩纪时期之后发生的大规模火山爆发。火山 SCP 是不同的——颜色更浅,并且很容易与燃煤电厂和车辆中高温化石燃料燃烧形成的深黑色球体区分开来。“如果 SCP 的寿命与 [白垩纪-古近纪] 界线的颗粒一样长,那么它们将比许多半衰期长的放射性核素——可能还有地球上大多数冰记录——更长寿,”罗斯指出。

这使得它成为一个标记,将被保存在超过 40 亿年的地质记录中。在 2.52 亿年前左右的二叠纪末期帮助生物大灭绝的火山爆发中,仍然可以找到类似的烟尘颗粒。这些黑球也大致在同一时间出现在各地——大约在 1950 年——这正是地质学家在确定地质时代(如新提出的人类世)边界时所寻找的。

烟尘不是唯一的潜在标记。其他提议包括 1945 年第一颗原子弹爆炸后出现的放射性核素峰值,以及大约在 1610 年左右,欧洲人大约在一个世纪或更早之前抵达北美和南美后的大规模死亡事件导致的二氧化碳水平下降。但这些替代方案都与整个地球的变化没有直接联系。另一方面,烟尘是煤炭和石油燃烧的后果,而煤炭和石油燃烧也是造成全球气候变化的原因。

斯温德尔斯甚至有一个地点,可能非常适合作为地质年代尺度中“金钉子”的所在地:马勒姆潭,英格兰最高的冰川湖,位于约克郡山谷。该湖泊和邻近的沼泽记录了该地区约 8000 年的人类活动,从数千年前农业的出现到工业革命,并且在其整个历史中基本保持不变。但在过去的 50 年里,“一切都变了,”斯温德尔斯说。“污染痕迹、飞灰颗粒进入、近期气候变化的证据——该地点的所有记录基本上都像曲棍球棒。”

这半个世纪被称为“大加速”,包括从塑料到人口爆炸的一切,人口爆炸使今天地球上的人口超过 70 亿。这进一步加强了 1950 年左右地质时代转变的理由。“任何潜在的[峰值]都将同时具有放射性核素记录和 SCP 记录——以及一些入侵物种、微塑料碎片和稳定的碳同位素,”英国莱斯特大学的地质学家扬·扎拉谢维奇解释说,他还是工作组的主席,该工作组正在评估是否将人类世添加到地质年代尺度。“这进一步证明了 20 世纪中期不仅在地球系统变化方面很重要,而且还在地层中留下了持久的标记。”

地质时代的转变标志着地球历史上不可逆转的变化,无论是更新世的冰河时代还是全新世的漫长夏季。“地质学家只是尽力做到最好,以定义一个在相当程度上经常能起作用的边界,”扎拉谢维奇说。人类对火的追求留下了持续的痕迹,即使在广阔的地质时间中也令人瞩目——而这种痕迹在很大程度上是覆盖全球的肮脏黑斑,以及可能将地球温度设定数千年的更高浓度的大气二氧化碳。

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