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克劳福德湖
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中空金属管得到的湖底淤泥层,像树的年轮
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地质学家在克劳福德湖探测
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特别的印记:核武器测试遗留了钚元素
记者 王岳杭
11日,科学家团体国际地层委员会“人类世工作组”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”。
“欢迎来到人类世。”这句话已流传很久。科学家希望明年国际地质学大会批准“人类世”为最新地质年代。
什么是人类世?
科学家给地球划分了地质时代,单位是“宙、代、纪、世、期”等。我们所处的地质时代是:显生宙/新生代/第四纪/全新世/梅加拉亚期。
但如今有不少科学家认为,全新世已经过去,地球已到达“人类世”。
“人类世”的概念,是意大利地质学家斯托帕尼1873年发明的,他慷慨激昂地下了个定义:“一个全新的地球力量,世界将被这种更伟大的能量主宰。”
2000年,荷兰科学家保罗·克鲁岑、尤金·史托莫又说:“人类世已到。”
他们认为起始时间,应是18世纪末英国发明家瓦特的蒸汽机商业化之时。
克鲁岑是1995年诺贝尔化学奖得主,他的影响力使“人类世”出了大名。2010年,他又和英国、澳大利亚的科学家合作,撰文阐述“人类世”以及可能的第六次生物大灭绝。他们眼中的人类世,与1873年斯托帕尼那个“更伟大能量主宰”的人类世已完全不同。
“人类世工作组”2019年投票,34名成员中29人支持的观点是,人类世的起点,应该是20世纪50年代。
那是大加速时期,经济迅速发展、人口增长加速,导致更多温室气体排放,而核试验遗留的放射性核素渗入土地、河流、冰川、海洋等地,这些都导致地质突然发生不同以往的变化。
“人类世工作组”成员、加拿大布罗克大学地球科学教授弗朗辛·麦卡锡 说:“12000年来,世界都是这个样的。可是突然,一切变了。今天地球已被人类活动充分改变。地球不同了。”
全新世结束了?
“人类世”之前的是“全新世”。“全新世”也不新了,已有12000年。
国际地层委员会也将“全新世”分作3期,分别记录了重大的气候事件。
“全新世”第一期,从冰河时期结束开始,称为格陵兰期。
第二期从8300年前到4200年前,称为诺斯格瑞比期。这个时期的开始伴随着突然降温,因为加拿大冰川融化产生的大量淡水流入北大西洋,并扰乱了洋流。
第三期是梅加拉亚期,4200年前开始。很可能是由海洋和大气环流的变化,引发了一场全球大旱,影响持续了两个世纪,严重破坏了埃及、希腊、叙利亚、巴勒斯坦、美索不达米亚、印度河河谷和长江流域的文明。
金钉子是什么?
金钉子的正式名字,是“全球界线层型剖面和点位(GSSP)”,它是地质学者找到的一些特别的地质岩石和位置点,以此作为划分全球各时代地层的统一标准。
这些金钉子,可能是岩层,也可能是石笋或冰芯。
经专门机构认证后,这些剖面或点位所在地通常会被敲入一颗铜钉,以标志其在地质学上的特殊意义,因此被地质学者称为“金钉子”。
6600万年前地球从白垩纪转换到古近纪,铱元素沉积物中的痕迹代表了这种“金钉子”,它散布在毁灭恐龙的小行星遍布于整个地球的碎片中。
梅加拉亚期的“金钉子”,即印度东北部梅加拉亚邦毛姆卢洞穴石笋中的氧原子同位素,是这个地质年代的标志。
“人类世金钉子”候选地点,还有波兰苏台德山脉泥炭沼泽、美国的西尔斯维尔湖、波罗的海一段海底、日本的别府湾、中国的四海龙湾湖、南极半岛钻取的冰芯,以及澳大利亚和墨西哥湾珊瑚礁。
经过“人类世工作组”的3轮投票,选中了克劳福德湖作为“金钉子”,以证明地球历史已进入人类世。
克劳福德湖有什么?
克劳福德湖小而深。当地传说,这个湖没有湖底。
“人类世工作组”11日说,克劳福德湖面积2.4公顷,但湖水深近24米。麦卡锡说,“这湖形状独特,很深,不很大,这意味着底部与表面的湖水不会混合,除了沉入湖底的物质,湖底几乎与世隔绝。”
湖底淤泥层层叠叠,留存着例如20世纪50年代核武器测试遗留的放射性元素钚、燃烧化石燃料产生的粉煤灰等种种证据。
英国南安普顿大学环境放射化学教授安德鲁·康迪说,“钚的存在给我们提供了一个明确的指标,表明人类何时成了主导力量,可以在我们星球上留下独特的全球‘指纹’。”
湖底淤泥的成分反映出不同人类活动对地球造成的影响,包括酸雨、全球变暖和物种多样性流失。这些淤泥可以按年份为分析人类活动产生的影响提供样本。
麦卡锡说,克劳福德湖底沉积物显示,20世纪中期以来地质上发生的变化不同以往,这个湖泊值得被视作标志这些变化的“金钉子”,即全球界线层型剖面和点位,标志地球历史进入新的地质年代。
“克劳福德湖之所以如此特殊,是因为它让我们能以年份解析地球历史的变化。每年都有它的个性,有点像人。”麦卡锡把它当作一本编年史,“大加速的特征显而易见。”
加拿大渥太华卡尔顿大学的研究员蒂姆·帕特森及其团队,在不损坏湖底沉积物层的情况下用装了乙醇与干冰的中空金属管插入湖底,浸泡半小时,可以出现一轮轮明显的线条,像“一棵树的年轮”。
人类世,还是克劳福德期?
克劳福德湖的湖底淤泥清晰地留存了过去几十年来人类活动改变地球的证据。如果人类世工作组获60%成员同意,证据计划在今年夏天提交国际地质科学联合会各级机构表决,建议将人类世列为最新地质年代。
最终结果或将于明年8月在韩国釜山举行的第37届国际地质学大会上公布。
“当80亿人都对地球产生影响时,肯定会引起地球的变化。”英国莱斯特大学地理地质和环境学院名誉教授、人类世工作组主席科林·沃特斯说,“我们已经进入了这个新的地球状态,这应该由一个新的地质时代来定义。”
但沃特斯也认为,命名一个新的地质时代“是一个非常保守的过程”,因此不能保证提案成功。人类世工作组38名成员之一、西班牙地质学家亚历杭德罗·塞雷塔也说:“人类世的批准过程,可以在任何一个步骤上停止。”
塞雷塔认为,在那些研究岩石的地质学家眼里,湖底淤泥什么的,年代也太近了吧,不情愿承认它也是地质学。所以批准的机会非常渺茫。
国际地质科学联合会秘书长、美国加州州立大学长滩分校地质科学系教授斯坦·芬尼说,这个金钉子,可以是人类世,也可以是全新世的第四期:克劳福德期。