人类与地球:人类定义的探索

克劳福德湖是如此之小,仅需10分钟即可沿着其海岸漫步。但是在其表面之下,加拿大安大略省南部的这个池塘隐藏着一些特殊的东西,吸引了全球科学家的关注。他们正在寻找一个深埋在泥浆中的独特标记,即人类获得如此强大的力量以至于他们开始不可逆转地改造星球的那一刻。在人类世(这可能是地质时代的新纪元)中,该湖中的泥浆层可以被减为零。

这个湖的大小异常深,因此其水域从未完全混合,因此其底部不会因钻虫或水流而受到干扰。沉积物层层像树轮一样堆积,形成了可以追溯到近1000年的档案。高保真地记录了易洛魁人的证据,这些人至少在750年前就沿着湖岸种植了玉米,然后是欧洲定居者的证据,他们在五个多世纪后开始耕种和砍伐树木。现在,科学家们正在寻找与人类有关的更新的,更重要的动荡迹象。

从湖底采集的岩心样本“将转化为锋利的信号”?安大略省圣凯瑟琳斯的布鲁克大学附近的微古生物学家弗朗辛·麦卡锡说,“没有一个人被蛤ing把它弄糊涂了。”麦卡锡自1980年代以来一直在研究该湖,但她现在正从一个激进的角度对其进行研究。新视角。

克劳福德湖(Crawford Lake)是全球研究人员正在研究的十个站点之一,作为人类世始的潜在标志。人类世间的这一迄今尚未正式命名,正在考虑纳入地质时标。人类学工作组(AWG)是由国际地层委员会(ICS)于2009年组成的34名研究人员组成的委员会,目前正在领导这项工作,目的是拟定一份正式承认人类世的建议。这个新纪元将标志着全新世的明显偏离,后者始于上一个冰河时代的结束。为了定义一个新纪元,研究人员需要在岩石记录中找到一个有代表性的标记,以识别人类活动爆炸到如此巨大的程度,从而在地球上留下不可磨灭的印记。

考虑到人们对地球所做的工作,有很多潜在的标志。英国莱斯特大学古生物学家,特设工作组主席Jan Zalasiewicz说:“从证据上讲,从科学上讲,我们有很多选择,但我们必须加以限制。”

该委员会当前的计划是考虑原子时代的遗留问题,当时二十世纪中叶核弹爆炸产生的放射性碎片在大气,岩石,树木甚至人类中留下了放射性同位素的指纹。扎拉西维奇说:“这里是1952年到1954年之间的一个巨大的炸弹高峰,非常明显且无误。”

一旦他们选择了具有代表性的标志物,与AWG合作的研究人员就需要从世界各地收集足够的证据,以说服地球科学的理事机构,他们已经为人类世的发现找到了一个真正可靠的信号。但是一些科学家认为,人类活动已经影响了地球数千年,而工作组在1950年代对于拟议时代的开始定居得太快了。巴尔的摩县马里兰大学的地理学家,AWG成员Erle Ellis批评了该委员会指定人类世开始的计划。埃利斯说:“特设工作组先确定边界的时间,然后再确定标记,而不是相反。”

确凿的证据

最后,最终决定权是在岩石上。是否正式指定人类世的决定将取决于地质记录中保存的地层证据,也就是说,人类是否留下了保存在岩石,海底泥浆或冰川冰中的独特标志集,这表明了人类的根本变化。行星。

在调查了这个问题十年之后,特设工作组于5月决定,人类实际上已经留下了不可磨灭的地质标记。在5月的具有约束力的投票中,34个成员中的29个选择继续前进,以制定支持指定人类世的提案。

人类世:人类时代

特设工作组的下一个任务是提出一项正式建议,以识别整体边界平层剖面和点(GSSP)或“老尖峰”(见C. N. Waters等人,1991年)。地球科学。修订178,379-29; 2018)。GSSP是一个位置的主要地质标志,可以与全球不同环境中的地点相关联。人类世的金色尖峰需要证明,存在一个全球同步的时刻,物理,化学和生物过程相当于从全新世到完全不同的地质阈值的不可逆转的穿越。

在最近的投票中,AWG成员绝大多数决定在20世纪中叶推行GSSP。这一次标志着“娱乐加速”的开始。第二次世界大战后发生了巨大的转变,当时不断增长的人口开始消耗资源并以指数级的速度创造全新的材料,甚至使工业革命也黯然失色。所有这些活动向环境中注入了前所未有的持久性有机污染物,增加了动物的灭绝速度,并创造了前所未有的地质特征。其中包括深达4公里的金矿和超过70米高的垃圾填埋场,例如柏林的Teufelsberg,第二次世界大战后的瓦砾堆放在了人工山丘上。尽管特设工作组仍在探索几个潜在的黄金高峰,但核时代的放射性记录已成为领先者。Zalasiewicz说:“凌驾的核苷看起来仍然是最清晰的信号。”特设工作组总结了其当前的工作,即“人类世作为地质时间单位”,该研究于2月由剑桥大学出版社出版。

克劳福德湖(Crawford Lake)在比赛中进行了激烈的比赛,成为了金钉刺的地点。莱斯特大学的地质学家兼特设工作组秘书Colin Waters正在协调研究小组,研究加利福尼亚的水库,南极洲的冰芯,意大利北部的洞穴沉积物,加勒比海和澳大利亚的珊瑚礁以及泥炭沼泽在瑞士等地。所有这些都将测试放射性核素信号,最可能是碳14和长寿命同位素live 239,以及次要标记物,包括持久性有机污染物和微塑料到燃煤产生的飞灰。

尽管潜在站点和标记物的清单很长,但进展缓慢。布鲁克大学地球科学家,AWG成员马丁·海德(Martin Head)说:“地质时标是全世界所有地质学家使用的一种工具。”重要的是,不要发生不必要的变化。任何更改都应该非常非常仔细地考虑。

追求金钉

对金色尖峰的追求追溯到克劳福德湖静水之下的那些杂色层。麦卡锡(McCarthy)与加拿大和全球其他地区的研究人员合作,分析1940年至1965年核心核样品的年份。

瑞士苏黎世的一个实验室正在测试放射性核素的主要标志物,伦敦的一个团队正在寻找其他信号,例如飞灰浓度的上升,以查看它们是否全部同步。加拿大渥太华卡尔顿大学的蒂姆·帕特森(Tim Patterson)领导的一个小组将测量被壳包裹的睾丸变形虫单细胞微生物的丰度,这种外壳可以生存数千年。当来自人类居住和农业径流的营养物提供过多的营养时,这些变形虫的种群往往会爆炸,从而损害其他物种。布鲁克大学的研究人员将寻找可能是由水,风吹过的空气传播的纤维,甚至是被昆虫吸收的昆虫所到达的微塑料。

在另一个候选地点,加利福尼亚旧金山湾区的西尔斯维尔湖,一个团队正在测试放射性核素以及其他人类影响的代理。他们将检查湖底的沉积物样本,以确定该地区土地利用的变化以及铅和汞污染的增加。

附近的斯坦福大学的生物学家,西尔斯维尔基地的主要研究人员之一伊丽莎白·哈德利说:“希望在上个世纪到千年之间,创造出湾区的真实“景象”。但是,出于人类世称号的目的,她和其他研究人员需要在1950年左右找到一个明显的金色高峰,这标志着人类活动的明显飞跃,这也与全球其他候选地点的发现相吻合。

同时,在南半球,英国剑桥英国南极调查局的古气候学家利兹·托马斯(Liz Thomas)将带领一个小组分析南极半岛的冰芯。即使在这片偏远的大陆上,也已经发现了人类放射性核素以及重金属和飞灰颗粒的信号。她的团队还将分析温度,积雪,二氧化碳和甲烷,这些气体在20世纪中叶都发生了显着变化,尽管可能与炸弹的爆炸并不完全同步。

一系列选票

就像研究人员正在研究的地层记录一样,正式指定人类世的决定是多层的。特设工作组的目标是在2021年之前向其上级机构ICS第四小组委员会提出确定20世纪中叶GSSP的最终提案。如果批准,该提案将由ICS投票表决,然后进入国际地质科学联盟(IUGS)的执行委员会进行最终批准。只有克服了所有这些障碍,人类始新世才正式成为国际年代地层图的新单位,这通常被称为地质时标。迄今为止,已批准的所有65种GSSP均来自海洋环境,唯一的标志是全新世的开始,后者使用的是格陵兰冰芯。

正式程序的进展比流行文化要慢得多,流行文化已经接受了人类世,并将其用于从唱片专辑到杂志封面的所有内容。但是,特设工作组很清楚,其任务是仅根据地层记录做出决定。

并非所有人都相信它可以做到这一点。一个痛点是,即使工作组尚未确定地层记录中的黄金尖峰,它仍会决定何时设置边界。莱斯特大学的考古学家马特·埃奇沃思(Matt Edgeworth)表示:“这是将观念强加于物质上,使证据变得合适,但反之亦然。”

Edgeworth是AWG的成员,但对承认人类世的决定投了反对票。一个令人担心的问题是,尽管放射性核素信号将持续10万年,但会随着放射性元素的衰变而减弱。埃格沃思说:“地质学上的时间界线多数是数百万年的历史,”这不是一个很持久的标记。

其他批评家,特别是夏洛茨维尔弗吉尼亚大学的古气候学家威廉·鲁迪曼(William Ruddiman),在人类几千年前首次开始利用农业对地球进行美化或几千年来消灭了澳大利亚和北美的大型动物时,就开始推动人类世。 1950年之前(请参见WF Ruddiman Prog。物理地理地球环境。 http://doi.org/gd4shx; 2018)。鉴于从上个冰河时代结束以来,全新世一直以人类影响力的提升为特征,因此有人根本反对指定人类世。

扎拉西维奇很容易地承认,在全新世的大部分时间里,人类的影响都得到了公认,但是自大加速运动以来,全球变化的规模以及向地球突然引入全新的物质,这是前所未有的。他说:“当我第一次开始这项工作时,我认为人类世作为一个地质单位可能会瓦解,因为一切都会变得扑朔迷离,只是一个层次。”事实上,它已经变得更加清晰了。 ?

尽管埃奇沃思质疑二十世纪中叶的单一标记,但他并不否认我们的物种改变了地球。他说:“亲眼看到了人类继续对地层产生的巨大影响。”“就地质学而言,这几乎就像是在地球表面上形成了一个新的层。” / p>

芝加哥伊利诺伊大学的地球科学家马克斯·伯克汉默(Max Berkelhammer)没有参与当前的辩论,但他的研究有助于指定全新世,为AWG的结论辩护。他说:“很难说二十世纪正在发生的事情只是过去几千年来正在发生的另一种表现。”变化的规模是如此之大。而且很难想象反转的过程。

自然572,168-170(2019)

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