地球岛

一颗被生命改造的星球,奔向未来。我们的物种应该做好准备

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


从宇宙的角度来看,地球的大小和组成并不算非常特殊。 当然,我们对其他世界的了解还不够充分,无法绝对肯定地说出这句话。 但以最基本的特征来衡量,地球并不是一个疯狂的怪胎。 事实上,这种大小和大致组成的岩石世界在我们星系中似乎非常丰富。

但如果我们仔细观察,情况就会变得更加复杂。地球围绕着一颗恒星运行,这种恒星不如其他质量较小的恒星那么多,而那些低质量的恒星母星往往也有大量的行星。太阳系也可能具有一种统计上的异常配置——轨道宽阔,大行星在外,小行星在内,但没有更多行星靠近太阳。 与行星的重量相比,地球也有一颗相当大的卫星,我们怀疑这颗卫星来自于一场猛烈的碰撞,将一个“原始地球”世界转变成了一个新的事物。

地球表面岩石和水的比例也相对平衡。根据我们关于行星形成的理论,这种属性似乎绝非必然。 世界可以是干燥的,也可以是非常潮湿的。 像地球一样可能并不常见。


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大约在 35 亿到 40 亿年前的某个时候,地球上还发生了另一件事。 它孕育了生命。

尽管地球深处可能根本不在乎地表数千公里以上发生的事情,但对于地球表面,甚至可能是其上地幔来说,生命至关重要。 我们认为,最早的生命系统一定与环境中的原始化学能交织在一起。 而且那里有大量的化学能:从年轻的行星大气层(可能含有氢气和大量火山产生的气体)到年轻的海洋(可能比我们今天的海洋更具腐蚀性和反应性)。 可能还有一些暴露在大气中的冷冻矿物碎片,大陆地壳的雏形,来自行星形成的烤箱的热量。

生命及其无数特性,在地球上既是感染,又是催化剂。 从最早的生物化学片段到今天的生物树,生命已经将自身嵌入到地球能量耗散的方式中。 在某些方面,生命使向热力学平衡的非生物漂移变得复杂和拖延。

存在化学加工和再加工的循环和环路。 自催化化学途径有助于维持环境,否则这些环境可能会退化为耗尽的分子堆——化合物与其周围环境达到静态平衡。 生命干预了非生物秩序。 阳光并非全部用于温暖无生命的表面,它会被拦截,并且能量被转化为复杂的分子电池。 生物结构还通过提供平台来捕获光子,从而将能量转化为液态水蒸发——在蒸腾作用中,将大量液体向上拉过重力场。 最终,大部分被拦截的能量确实最终贡献于地球的热状态,但速率取决于生命及其化学和机械效率低下。

因为地球上发生了生命,所以地球的大气层、表面和行星地壳在过去约 40 亿年中一次又一次地被深刻地改变。 数十亿年前,微生物生命构建了一个富氧大气层。 有迹象表明,这一过程的某些部分可能帮助地球陷入了“雪球”状态——全球气候异常寒冷的时期,持续了数亿年。 海洋化学已被生命改造。 云的形成受到生物产生的颗粒的影响。 一些科学家甚至假设微生物产生的物质可能会影响板块构造;行星地壳的滑动。

在某些方面,与生命相比,人类完全微不足道。 人们可以说地球并不关心我们,我们的行为也不会在更深远的历史和未来中留下多少印记。 一亿年后,地球上可能仍然会有生命,只是不会是现在的生命。

除非这些印记并非那么无关紧要。 在过去的 5 亿年中,只发生了 5 次大规模的生命灭绝事件——在这些事件中,超过 80% 的复杂生命物种消失了。 今天有相当多的证据表明,第六次此类灭绝事件正在发生,这与人类活动直接相关。 这种活动的一个非常大部分是由于化石燃料无情地释放温室气体而对地球气候进行的主动地球工程改造。

关键就在于此。 我们已建立的秩序,我们人类的繁荣,到目前为止都是在正在迅速消失的一系列环境条件下发生的。 我们有可能成为无法幸存下来的物种之一。

今年的地球日,即 4 月 22 日,于 1970 年首次举办,旨在呼吁环境保护。 即使在那时,气候变化和生态系统压力的基本原则也早已被理解。 例如,斯万特·阿伦尼乌斯在 1896 年就认识到,燃烧化石燃料可能会对大气温室效应产生足够大的影响,从而导致全球变暖,进而影响人类生活。 诚然,当时身处瑞典天气的他并不认为这是一件坏事。 但他的世界,他的地球,仅容纳了 15 亿人口,而我们现在有 75 亿以上。

地球,在其存在的 40 亿年中,已经变成了一个非凡的地方。 我们的物种也是这些时间和偶然性层面的非凡产物。 我们几乎可以肯定是我们这个星球上第一个能够写出我在前面段落中概述的故事的生命。 我们也是第一个了解未来选择的人。 行星会变化,行星会变得混乱,有时是生命导致了这种情况。 但在地球非凡的历史中,我们有一个独特的机会来参与这个现实——成长,在我们所处的宇宙窗口中,尽可能地为我们自己创造美好的事物。

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