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  • “人类世”真的来了?

        贾斌

        新闻背景

        据《自然》杂志近日报道,权威科研小组“人类世工作组”投票决定,认可地球已进入新的地质时代——人类世。该工作组计划于2021年向国际地层委员会提交正式提议,如果通过,历史书或将改写。

        那么,什么是人类世?为什么地质学家认为地球已经进入了新时代?这对人类又意味着什么?

        人类世的由来

        在人类世之前,地球处在全新世。全新世起始于1.2万年以前,在地球最后一次冰期之后,随着大范围的冰川退去,地球开始变得温暖湿润,人类历史进入了全新的时代,农业也逐渐起步,人类繁衍壮大。但到了近代,人的力量越来越强大,对地球的影响越来越多,开始有人思考,我们现在是否又进入了新的历史时期?

        人类世的概念第一次引起重视是在2000年。在墨西哥的一次学术研讨会上,全新世这个名词屡屡被提起,这引起诺贝尔奖得主、荷兰大气化学家保罗·克鲁岑的反感。然后他打断了一个演讲,说到:“不要再使用全新世,我们现在已经不在全新世了。”然后稍加思索,他提出“我们现在处于人类世”。

        其实,人类世这个名词由来已久。早在19世纪中叶,就开始有学者思考人类对地球的影响了,把人类活动也作为一种特殊的地质作用。人类世一词是在上世纪60年代由苏联地质学家最先使用的,后来陆续有人沿用,指代的意义也各有不同,但都强调了人类作为一个重要的成员对地球和环境的影响和改造作用。

        在2000年克鲁岑再次提出后,这一想法迅速地传播出去,并得到了不同领域学者的重视。在2009年,负责划分地层单位的国际地层委员会成立人类世工作组,开始研究人类世作为一个新的年代地层单位的可行性。2016年,人类世工作组在冰心、河海沉积物中找到了多方面的证据,表明自20世纪中期开始,地球已经进入了一个迥异于全新世的时代。但是,目前人类世尚不是一个正式的地质年代单位。

        今年5月21日,有34位委员组成的人类世工作组发起投票(赞成票29票),决定正式向国际地球科学联合会提出申请,在地质年代表上加上人类世,起始时间为20世纪中期。另外,工作组还找出10个具有人类世完整地层记录的地方,包括意大利北部的一个洞穴,澳大利亚大堡礁的珊瑚和中国的一个湖泊。下一步会在其中选择一个,作为人类世的代表地层,俗称人类世的“金钉子”。

        为什么要划分人类世?

        地球具有45亿年的历史,根据不同的特征,把地球历史分为若干阶段是十分有必要的,这样有利于研究和认识地球。

        比如,在地球的历史上,我们熟知的恐龙灭绝,就是因为小行星撞击地球,造成了全球生态系统的崩溃,恐龙退出了历史舞台,爬行动物、裸子植物衰退,哺乳动物、被子植物繁盛,地球的生态面貌发生了截然不同的变化,地球历史也由白垩纪进入到了古近纪。当然,人类世和全新世之间的变化并没有这么大,但是也足以达到了划分新的地质时代的标准。

        总之,划分人类世的标准就是地球的环境发生了变化,并且这种变化是由人类造成的。那么,人类对地球造成了哪些影响呢?这可以从科学家对人类世起始时间的争议说起。

        在2000年人类世观念风靡之初,很多学者就开始讨论以什么时间作为人类世的起点。一种最夸张的观点认为,人类世应该从人类开始进行农业活动开始,也就是在8000年前。由于人类的农业活动,焚烧森林,种植作物,造成了大气中二氧化碳和甲烷含量升高。这几乎相当于把全新世划为了人类世,当然不可取。虽然早期的农业生产活动可能会对环境造成一定的影响,但是这种影响很小,没留下相应的记录,而且大气的变化可能只是其自身的波动,和人类无关。

        第二种方案,则是定在18世纪英国工业革命以后,伴随着大规模的工业生产,煤炭被大量用作燃料,排放的气体造成了大气中二氧化碳含量明显升高,超出了自然波动的变化范围。但是,工业革命对地球环境的影响,主要改变了大气的成分,而其他方面并没有带来很多全球性的变化,大多是局部性的。

        第三种方案,则是从20世纪中期作为起始点。原因是自第二次世界大战以后,人类社会各方面急速变化,包括人口增长、化石燃料消耗、人类改造环境的能力等,这些影响扩大到整个地球,被有些学者称为“大加速”,意指人类正以前所未有的速度改变着我们所居住的星球,并且超越了自然的力量,成为影响地球环境的主导力量。所以,在本次人类世工作组投票中,就把20世纪中叶,大约20世纪50年代,作为人类世的起点。

        人类世后地球有哪些变化?

        第二次世界大战以后,人类的科技实力急剧提高,改造环境的能力大大增强,伴随着全球化的脚步,这种影响扩展到了全球的各个角落。但是,地质学家划分新的地质年代的标准并不是考虑这种“影响”或“变革”,而是要考虑地层,也就是哪些变化会被记录到地层里面,要十分明显,能够成为永久性的标志。因为以往的地质年代划分都是通过地层的记录来进行的,而且也只有地层的记录才能永久地流传下去,成为后世的参考。所以,地质学家就选择了几个标志。

        第一个是核爆炸产生的沉积物。1945年的7月16日,美国在新墨西哥州进行了人类历史上第一次核试验,标志着人类进入核时代,而对于地质学家来说,核爆炸也在全球范围内形成了一个可对比的年代标志层。

        原子弹的威力源自铀-235和钚-239两种放射性同位素瞬间裂变产生的能量,随着爆炸,这些同位素及其产物也被带到大气中,随大气环流到达全球各地沉积下来。在全球各地的湖泊、冰川和海洋等沉积物中都可以找到包含核爆产物的沉积层,以1963-1965年的密集核试验期最为明显。此外,像铀-235的半衰期是非常长的,大约为7亿年,这就使得在很久以后,这些地层仍能够被地质学家发现。

        第二,人类的农业生产使用了大量的氮肥、磷肥等化肥,这些在土壤层中留下了明显的记录,而且还被冲刷进入水体中,也明显改变了河流、海洋等水体沉积物的特征,即在土壤、水体沉积物中,氮、磷等元素发生了明显的变化。这可能是25亿年以来,地球上氮循环最大的一次变化。

        第三,人类的生活用具,诸如塑料、建筑物等,几乎遍布全球各地。尤其是塑料,随着人类活动或者水循环进入了地球各个角落,从大洋深处到极地冰川。这些也必将会留下明显的地质记录。

        第四,使用化石燃料的后果。煤炭自工业革命以后就成为了工业生产的主要燃料,而第二次世界大战以后,石油更是成为了工业的血液,不可或缺。化石燃料的不充分燃烧会产生碳,排放到空气中之后,随着空气循环到达全球各地沉积下来,成为明显的黑炭层。另一个影响就是温室气体的排放,也就是二氧化碳。

        在今年的5月份,位于夏威夷的一个监测站记录到了近300万年的人类历史上一个史无前例的数值,大气中的二氧化碳浓度单位达到了414.8ppm,也就是0.041%,这明显是人类活动造成的,而且增长仍在加速。化石燃料和自然界其他环境中的碳同位素组成具有明显的差异,化石燃料的大量使用明显改变了大气和水体碳同位素的组成,这也在石笋、冰川等沉积物中留下了明显的痕迹。

        第五,生物灭绝的速度大大加快,不亚于历史上生物大灭绝。如果不加控制,在接下来的几个世纪中,将会有75%的物种永远消失。

        人类世的变化远不止以上列出来的这几条,人类世这个词的含义也早已超出了地质学的范畴,被广泛地应用在生态学、环境科学甚至经济学等领域。把人类世列为一个新的地质年代,不仅是科学研究的需要,更是要提醒人类,我们作为地球上的一个物种,对地球环境的影响力已经超过了地球本身。能力与责任相匹配,人类要担负起保卫地球的重任。

  • 童年记忆可能并不可信

        叶倾城

        据英国广播公司报道,我们对生命最初几年的记忆往往是最珍贵的时刻,因为这些记忆持续时间最长,但很有可能,这些记忆是完全虚构的。

        研究人员表示,大约40%的人会编造自己的第一段记忆,因为我们的大脑至少要到两岁时才会发育形成存储个人记忆的能力。

        婴儿大脑形成的大量新细胞会破坏长期存储信息所需的连接,这就是为什么我们大多数人成年之后对童年的记忆很少。其他研究表明,当我们到了7岁时,“童年失忆症”很可能会出现。

        然而,令人感到惊讶的是,我们当中仍有很多人拥有7岁之前的模糊记忆。伦敦城市大学记忆与法律中心主任马丁·康惠最新一项研究表明,通过对6641人的最早记忆进行研究分析,我们发现其中2487人的最早记忆来自两岁之前,例如:坐在婴儿车里,其中14%的人声称自己记得1岁之前发生的事情,甚至还有人记得出生前胎儿的事情。

        康惠和研究小组得出结论称,这些人生最早记忆不太可能源自真实事件,因为他们当时的年龄太小,很难产生记忆内容。如果情况是这样的,则意味着我们当中许多人的早期记忆都未真实发生。

        有人这样回忆:炎炎夏日,我在一个花园聚会上欢快地蹦跳,花园里的花圃非常漂亮,我的奶奶和其他岁数大一些的小朋友都非常喜欢我,小姑娘穿着宽松漂亮的连衣裙……那时我大约两岁。我对这件事的记忆模糊,但尽管如此,它给我的感觉仍然是真实的,我将它作为人生最早的记忆珍藏至今。

        然而,根据她父母的观点,她可能是根据邻居家一张上世纪80年代家庭聚会照片虚构的记忆。

        威斯敏斯特大学自传体记忆专家洛芙迪说:“人们的记忆具有可塑性,我们每次重温记忆时都会出现少许变化,就像我们口述故事一样,不可能每次都是一样的语言表达模式。”人类记忆受到认知、思维、知识的影响,这可能让我们对熟悉的生活事件产生新的透视。

        她还指出,记忆本质上是大脑神经网络的激活反应,这些神经网络不断地被修改和变化。因此,每次回忆某一事件,很容易将新的元素整合其中,而原有的元素可能改变或者消失。

        康惠建议称,我们要努力找出不可信的记忆细节。据悉,康惠最早的记忆之一是穿着尿布在路面缝隙里挖土。他得出结论称,这段珍贵的童年记忆片断是虚构的,因为在他的回忆中童年穿的是哈吉斯牌纸尿裤,事实上自己童年处于上世纪50年代,那时还没有哈吉斯牌纸尿裤。因此这段记忆肯定是错误的,如果你回想一下这些早年记忆中的细节,你会发现它们很多是不可信的。

  • 新型隔热材料

        周舟

        中国科学技术大学教授俞书宏研究团队受北极熊毛结构的启发,开发出一种具有空腔结构的轻质、疏水、隔热材料,未来有望满足航空航天等领域对材料的特殊需求。

        与人类或其他哺乳动物毛发不同,北极熊的毛是中空的,这种结构可以阻隔热量从北极熊的皮肤表面扩散到周围的低温环境中。

        中国科学家团队日前在美国《化学》杂志上发表论文说,他们受此启发,人工合成了一种中空的碳管气凝胶。中空碳管的内径仅为35纳米,远小于空气的平均自由程(75纳米),也就是说管内的空气几乎不会传递热量,因此该材料具有很好的隔热性能。此外,这种碳管气凝胶的三维网络结构还使其具有超弹性,在30%应变下压缩100万次仍可保持结构完整。

  • 转基因真菌

        悠悠

        据国外媒体报道,世界卫生组织统计数据显示,疟疾影响着全球数亿人的正常生活,每年会导致40多万人死亡。然而,数十年以来使用的杀虫剂却未能有效控制携带疟原虫的蚊子,一些蚊子种类对杀虫剂产生抗药性。

        5月31日发表在《科学》杂志的一篇研究报告指出,美国马里兰大学和布基纳法索组建的一支研究小组首次描述了在实验室之外对抗疟疾转基因方法的试验。研究表明,在非洲西部国家布基纳法索的一个试验村庄里,一种转基因真菌可以安全地将毒素传递给蚊子,从而使一个密封空间内蚊子总数量减少99%以上。

        真菌是一种自然生成的病原体,在野外环境感染昆虫,并缓慢地杀死它们。科学家曾使用针对蚊子的一种菌株,并进行基因改良使菌株产生毒素快速杀死蚊子,杀死蚊子的速度超过其繁殖速度。这种转基因真菌导致两代蚊子数量骤减,达到不可持续的水平。

  • 耐力运动极限

        辛华

        一个国际研究团队发现,人们长时间运动时身体存在一个无法超越的能耗极限,运动者最终都只能以大约为基础代谢率2.5倍的水平燃烧卡路里。

        这项研究近日发表在美国《科学进展》杂志上。研究人员对2015年参加“横跨美国跑”的一组运动员进行研究,这些人在5个月内每周跑6个马拉松。每日数据显示,他们一开始能量消耗水平很高,但很快就会下降,并在剩余里程中保持在基础代谢率2.5倍左右的水平。

        基础代谢率指在自然温度环境中,人的身体在平静状态下维持生命所需消耗的最低能量代谢率。

        研究显示,即便最优秀的耐力赛选手最终也无法突破这一限制。研究人员认为,这说明身体在一段时间的高水平能量消耗后会进行自我调节。研究人员说,存在耐力运动极限的一个原因是身体消化食物和吸收卡路里能力有限。

        本版部分图片来源:视觉中国