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背景 7月11日，国际地层委员会“人类世工作组（AWG）”建议，把加拿大安大略省的克劳福德湖视作一枚揭开地质年代新篇章的“金钉子”，标志地球已经进入“人类世”。 小知识：地层学“金钉子” 地球形成46亿年以来，在原始的地壳上，慢慢覆盖起层层叠叠的岩石，为地球演变发展留下了一部石头做成的“万卷书”。在地质学中，这些岩石便是地层，每一个地层都有其相应的地质年代。如何去准确地标定地层的“年龄”？在科学家的孜孜探索下，“金钉子”这一定义应运而生。 “金钉子”的正式名称叫全球界线层型剖面和点位（GSSP：Global Stratotype Section and Point），在该点位上的岩层记录可以清楚地将其与此前的地质年代相区分。金钉子含有特别丰富的地层事件信息 根据国际地质科学联合会和国际地层委员会规定，“金钉子”是确定和识别全球两个时代地层之间界线的唯一标志。地球上的宙、代、纪、世、期都要由“金钉子”来区分，它一旦在世界某个地方“钉下”，该地点就变成一个地质年代的“国际标准”。 小知识：地质年龄 地质年龄，一般涉及到相对年龄和绝对年龄。 地球相对年龄的确立主要依据于化石。在各个不同时期的地层里,大都保存有古代动、植物的标准化石。各类动、植物化石出现的早晚是有一定顺序的,越是低等的,出现得越早,越是高等的,出现得越晚。这就是英国地质学家史密斯提出“化石层序律”。那么如何把时间与生物化石联系起来呢？我们知道，在不同时代的地层中的标志化石或者化石组合是不同的，因此，我们可以通过标志化石反推产出这些化石的地层年代。 地球绝对年龄是根据测出岩石中某种放射性元素及其蜕变产物的含量而计算出岩石生成后距今的实际年数。越是老的岩石,地层距今的年数越长。 什么是“人类世”？ 地球的年龄大约有46亿年。为了描述漫长的地球历史时期和重大地球历史事件，地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序，将地球近46亿年历史划分成了若干阶段，这就是地质年代。地球年代在时间上的表述单位可分为宙、代、纪、世、期和时。比如：我们目前所处的地质时代是：显生宙/新生代/第四纪/全新世。全新世（Holocene）的开始以1.17万年前第四纪最后一次冰期结束为标志。但一部分地质学家希望有一个全新的地质年代来描述人类活动对地球的影响，于是他们提出了“人类世”（Anthropocene Epoch），即人类的时代。 “人类世”的来龙去脉 早在1873年，意大利地质学家斯托帕尼就表示，地球已经进入了“人类的时代”。只不过当时他用的词语是“人类代”。后来，前苏联地球化学家弗拉基米尔·韦尔纳德斯基（Владимир Иванович Вернадский，1863-1945）提出了一个更现代“人类世”概念——“人类圈”。韦尔纳德斯同时参加了苏联原子弹开发研制的工作，所以在当时便预见了人类对世界天翻地覆的改造能力。可惜的是这个类似于“生物圈”的概念在当时并没有得到西方学术界足够的关注。 直到2000年，大气化学家保罗·克鲁岑（图1，Paul J. Crutzen，1995年诺贝尔化学奖获得者）开始广泛推广“人类世”这一术语，他认为由于近几个世纪以来人类行为对地球大气层的影响，构成了一个新的地质时代(Crutzen and Stoermer, 2021)。保罗·克鲁岑的影响力使“人类世”很快得到了广泛关注，越来越多的文章标题中都出现了“人类世”这个词。  图表 1保罗·克鲁岑（Paul J. Crutzen），来源于网络 一篇来自英国《卫报》的文章详细整理了这件事接下来的发展(Davison, 2019)。2006年伦敦地质学会召开的一场会议中，一位名叫简·扎拉斯维奇（Jan Zalasiewicz）地层学家提出，希望在地质年代中正式定义“人类世”。但修改年代地层表的内容，就好像国家层面通过宪法修正案一样，需要通过国际地层委员会（International Commission on Stratigraph-y，简称ICS）内部多轮的提案阶段和审议通过。于是，国际地层委员会旗下的第四纪地层学小组委员会于2009年设立“人类世工作组”考察和界定“人类世”，由扎拉斯维奇担任主席。经过10年调研，2019年5月21日，人类世工作组34名成员就“人类世”是否应被认定为新的地质年代进行投票，29人投出赞成票。至此，该小组下一步重点工作是确定区分“全新世”和“人类世”的“金钉子”（图3，“金钉子”是地质学上划分地质年代地层的唯一全球标准，参见Waters et al. (2018)）。  图表 2加拿大克劳福德湖，来源于布洛克大学 此前，人类世工作组列出了10个候选地点，包括中国东北部的四海龙湾湖和加拿大克劳福德湖（图2）。但正如今年7月11日的新闻所说，四海龙湾湖落榜，人类世工作组在法国里尔举行的地层学会议和德国柏林举行的新闻发布会上提名克劳福德湖作为“人类世”的“金钉子”(McCarthy et al., 2023)，其中的湖底泥层记录了核弹试验导致的放射性钚的增加。如果该提案通过，将提交给国际地层学委员会，最后提交给国际地质科学联盟。届时，如果该提案获得最终批准，克劳福德湖的沉积物核心将成为“人类世”开始的标志。  图表 3湖南湘西古丈金钉子，来源于网络 颇具争议的“人类世” 自从这个术语首次被正式提出以来，科学家们一直为此进行激烈的争论。在这些争论中，至少有以下两点值得回顾： 1.是否应该确立“人类世”？ 支持者认为人类活动对地球的影响已经大大超过了自然变化本身。正如地质学家科林·沃特斯(Colin Waters)说：“如果你身处1920年，你对自然界的感觉会是，'自然太大了，渺小的人类无法改变它’。”但这种思维在过去一个世纪已经完全颠覆了，这种思想变化就像行星撞地球一般剧烈。许多研究揭示了人类活动对自然界造成的不可忽视的变化。比如：今年早些时候报道的“塑料岩石”（图4，(Wang et al., 2023)）以及人类每一次核试验的放射性碎片痕迹（图5）。  图表 4 “塑料岩石”（Fernanda Avelar Santos） 一些反对者则认为相比于地球历史时期的大灾难事件，比如6500万年前的白垩纪生物大灭绝事件（使恐龙全部覆灭并最终导致地球80%左右的物种灭绝），目前所经历的变化并不算太严重，人类活动痕迹只是“差不多两厘米厚的松散有机物质”罢了。还有一些反对者认为，“人类世”这个名字可能还含有危险的政治意义。比如：可能由人类引起的气候变暖已经成为政治抨击的手段。 对此，人类世工作组则认为：人类的活动，尤其是工业革命后的人类的活动，已经成为了一种地质营力，导致了遍及整个地球的变化。我们需要一个全新的时间单元来描述这些变化。而且这些变化尚未结束，人类活动在未来可能对地球造成更大程度的影响。 2.“人类世”应始于何时？ 如果要确定“人类世”时期的话，就必须要证明全新世时期已经结束。 对于这个时间点，地质学界众说纷纭。有学者建议，以大气中二氧化碳浓度飙升作为节点，因为人类大量使用化石燃料导致二氧化碳排放增加。也有学者建议以人类制造物作为标志，这些残留物诸如塑料袋，圆珠笔将会在岩层中存在上百万年时间。通过这些残留物品，可以明显地区分其和之前不同的地质年代。地质时代的交替，总是伴随着大范围的动植物灭绝。因此，一些学者希望通过统计人类造成的生物灭绝确定“人类世”的分界线。 2015年3月《Nature》刊登了关于人类世的定义的文章建议了两个“人类世”开始时间，分别为1610年和1964年(Lewis and Maslin, 2015)。这两个时间点分别代表着全球文明的两个增长点（Great Acceleration）：大航海时代的来临和高浓度的放射性元素富集层。2019年，人类世工作小组中29位科学家确定了把1950年前后定为“人类世”起点，原因是这是人类爆炸第一颗原子弹的时刻。但两次议题投票共出现了4张反对票，可见反对和质疑的声音仍然不少(Davison, 2019)。反对者认为，如果把一个新时代的开始与原子弹爆炸挂钩，就忽略了人类在更长的时间里一直在改变地球这一事实。  图表 5用于战争的核弹极大地改变了人类的历史 “人类世”真的重要吗？ 目前与“人类世”相关联的自然变化包括：生物栖息地减少，全球气候变暖，混凝土、塑料等物质出现……这些变化将存留千年或更久，并逐渐改变着地球系统。所以确定人类世“金钉子”并不是为了确定地球上人类活动的时间点，而是为了承认人类对地球造成的巨大影响。提醒人类意识到人类社会活动对地球产生地质影响，这一步很有意义，我们必须认识到这一点并想办法应对未来可能危机”。 但也有人怀疑，推动正式承认“人类世”可能更多地是政治性的原因，而不是追求其地质学意义。比如：从地质学的角度来看，“人类世”的变化其实还算不上达到和“全新世”平级的水平，它完全可以是“全新世”的第四个期，也就是继格陵兰期、诺斯格瑞比期、梅加拉亚期之后的克劳福德期，但显然这就没有“人类世”那么引人瞩目了(Davison, 2019)。 用科林·沃特斯话来总结：“人类世”代表着'人类’本身已经变成了一个地质过程。这句话不由得让我想起了上一个地球霸主——恐龙。不管怎么说，随着时间流逝，包括你我在内属于人类的纪元总会登入地质年代表。但相对于此，我更好奇：恐龙可能已经演化成了鸡(Asara et al., 2007)，人类的未来又将如何呢？ 参考文献 Asara, J.M., Schweitzer, M.H., Freimark, L.M., Phillips, M., Cantley, L.C., 2007. Protein sequences from mastodon and Tyrannosaurus rex revealed by mass spectrometry. 316, 280-285. Crutzen, P.J., Stoermer, E.F., 2021. The 'Anthropocene’(2000). 19-21. Davison, N., 2019. The Anthropocene epoch: have we entered a new phase of planetary history? 30, 2019. Lewis, S.L., Maslin, M.A., 2015. Defining the anthropocene. 519, 171-180. McCarthy, F.M., Patterson, R.T., Head, M.J., Riddick, N.L., Cumming, B.F., Hamilton, P.B., Pisaric, M.F., Gushulak, A.C., Leavitt, P.R., Lafond, K.M., 2023. The varved succession of Crawford Lake, Milton, Ontario, Canada as a candidate Global boundary Stratotype Section and Point for the Anthropocene series. 10, 146-176. Wang, L., Bank, M.S., Rinklebe, J.r., Hou, D., 2023. Plastic–rock complexes as hotspots for microplastic generation. 57, 7009-7017. Waters, C.N., Zalasiewicz, J., Summerhayes, C., Fairchild, I.J., Rose, N.L., Loader, N.J., Shotyk, W., Cearreta, A., Head, M.J., Syvitski, J.P., 2018. Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) for the Anthropocene Series: Where and how to look for potential candidates. 178, 379-429. 石头 DR.STONE 工作室 科普 撰稿：叶祥鹰 美编：刘俞伶 DR.STONE · 致力于地球和空间科学科普
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