人类与地球:定义人类世的探索

克劳福德湖非常小，只需10分钟就能绕着岸边漫步一圈。但在它的表面之下，这个位于加拿大安大略省南部的池塘隐藏着一些特别的东西，吸引了全球科学家的注意。他们正在寻找一个深埋在泥里的独特标记——一个指示人类获得如此力量，开始不可逆转地改变地球的时刻的信号。这个湖的泥层可能是人类世的起点——一个潜在的地质时代的新时代。

这个湖的深度与它的大小不同，所以它的水从来没有完全混合，这使得它的底部没有被挖洞的蠕虫或水流扰乱。一层层的沉积物像年轮一样堆积，创造了一个可以追溯到近1000年前的档案。它以高保真度捕捉到了易洛魁人(Iroquois)的证据，他们在至少750年前沿着湖岸种植玉米(玉米)，然后是欧洲定居者，他们在五个多世纪后开始种植和砍伐树木。现在，科学家们正在寻找与人类有关的更近期、更重要的剧变迹象。

来自安大略省圣凯瑟琳布鲁克大学的微体古生物学家弗朗辛·麦卡锡(Francine McCarthy)说，从湖底采集的核心样本“应该能转化成非常清晰的信号，而不是被蛤蜊搅得模糊的信号。”麦卡锡自20世纪80年代以来一直在研究这个湖，但她现在正从一个全新的角度来看待它。

克劳福德湖是全球研究人员正在研究的人类世开始的潜在标志之一，这是一个非官方的名称，正在考虑将其纳入地质时间尺度。人类世工作组(AWG)是由国际地层学委员会(ICS)于2009年组建的一个34名研究人员组成的委员会，正在领导这项工作，目的是起草一份正式承认人类世的提案。这个新时代将标志着全新世的明显背离，全新世始于最后一个冰河时代的结束。为了定义一个新时代，研究人员需要在岩石记录中找到一个具有代表性的标记，以确定人类活动爆发到如此大规模的时刻，从而在地球上留下了不可磨灭的印记。

考虑到人类对地球所做的一切，有很多潜在的标志。英国莱斯特大学古生物学家、AWG主席Jan Zalasiewicz说:“从科学上讲，就证据而言，我们有太多选择了，但我们必须把它确定下来。”

该委员会目前的计划是研究原子时代的遗留问题，20世纪中期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。Zalasiewicz说:“在1952年到1954年之间，有一个很大的爆炸高峰，这是非常明显和无误的。”

一旦他们选择了具有代表性的标记，与AWG合作的研究人员需要从世界各地收集足够的证据，以说服地球科学的管理机构，他们已经找到了一个真正可靠的人类世开始的信号。但一些科学家认为，人类活动已经塑造了地球数千年，而工作组过早地将20世纪50年代作为拟议新纪元的起点。马里兰大学巴尔的摩分校的地理学家、AWG成员埃尔·埃利斯(Erle Ellis)批评了该委员会指定人类世开始时间的计划。埃利斯说:“AWG在决定标记之前决定了边界的时间，而不是相反。”

确凿的证据

最终，岩石将拥有最终的决定权。是否正式指定人类世的决定将取决于保存在地质记录中的地层证据——也就是说，人类是否在岩石、海底泥浆或冰川冰中留下了一组独特的痕迹，这些痕迹表明地球发生了根本性的变化。

在对这个问题进行了10年的调查后，AWG在5月份得出结论，人类实际上已经在地球上留下了不可磨灭的地质印记。在今年5月的一次具有约束力的投票中，34个成员国中有29个选择推进一项支持人类世指定的提案。

人类世:人类的时代

AWG的下一个任务是提出一份正式提案，确定一个全球边界层型剖面和点(GSSP)，或“黄金尖刺”(见c·n·沃特斯et al。地球科学。牧师。178, 379 - 429;2018)．GSSP是一个地点的主要地质标志，可以与全球不同环境下的地点相关联。人类世的黄金高峰需要证明有一个全球同步的时刻，当物理、化学和生物过程达到了从全新世到完全不同的一个地质门槛的不可逆转的跨越。

在最近的投票中，AWG成员以压倒性多数决定在20世纪中期推行GSSP。这一次标志着“大加速”的开始，这是第二次世界大战后的一次巨大转变，当时不断增长的人口开始以指数级的速度消耗资源并创造全新的材料，甚至使工业革命相形见绌。所有这些活动向环境中倾倒了前所未有数量的持久性有机污染物，加速了动物灭绝的速度，并创造了以前从未存在过的地质特征。其中包括4公里深的金矿和70多米高的垃圾填埋场，比如柏林的Teufelsberg，第二次世界大战的废墟被堆成一个人造小山。尽管AWG仍在探索几个潜在的黄金峰值，但核时代的放射性记录已经成为领先者。“放射性核素看起来仍然是最强烈的信号，”Zalasiewicz说。AWG总结了目前的工作人类世作为地质时间单位该书于今年2月由剑桥大学出版社(Cambridge University Press)出版。

克劳福德湖在成为金钉地点的竞争中面临着激烈的竞争。莱斯特大学(University of Leicester)的地质学家、AWG的秘书科林·沃特斯(Colin Waters)正在协调研究团队，研究加州的一个水库、南极洲的一个冰芯、意大利北部的洞穴沉积物、加勒比海和澳大利亚的珊瑚礁、瑞士的一个泥炭沼泽等地点。所有这些都将测试放射性核素信号，最有可能的是碳-14和寿命较长的同位素钚-239，以及次要标志，从持久性有机污染物和微塑料到燃煤产生的飞灰。

尽管有一长串潜在的遗址和标记，但进展缓慢。“地质时间刻度是全世界所有地质学家都在使用的工具，”布洛克大学的地球科学家、AWG成员马丁·海德(Martin Head)说，“所以防止无端的变化发生是非常重要的。任何改变都应该非常、非常仔细地考虑。”

寻找金钉

寻找黄金尖刺的过程又回到了克劳福德湖(Crawford Lake)平静湖水下的那些五颜六色的层。麦卡锡正在与加拿大其他地方和世界各地的研究人员合作，分析1940年至1965年的岩芯样本，这段时间是大加速开始的时候，接近核沉降的峰值。

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，伦敦的一个小组正在寻找其他信号，比如飞尘浓度的激增，看看它们是否都是同步的。加拿大渥太华卡尔顿大学的蒂姆·帕特森领导的一个小组将测量遗存变形虫的丰度。遗存变形虫是一种被外壳包围的单细胞微生物，可以存在数千年。当来自人类居住和农业径流的营养物质提供了过量的营养时，这些变形虫的数量就会激增，往往对其他物种造成损害。布洛克大学(Brock University)的研究人员将寻找可能通过水、风通过空气中的纤维，甚至是通过吞食了它们的昆虫到达的微塑料。

在另一个候选地点，加利福尼亚州旧金山湾区的塞尔斯维尔湖，一个研究小组正在测试放射性核素以及其他人类影响的替代品。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。

附近斯坦福大学的生物学家伊丽莎白·哈德利(Elizabeth Hadly)是西尔斯维尔遗址的主要调查员之一，她说:“我们希望拍摄一幅湾区从上个世纪到上千年的真实‘电影’。”但是，为了指定人类世，她和其他研究人员需要在1950年左右找到一个明确的黄金峰值，这表明人类活动出现了明显的飞跃，同时也与全球其他候选地点的发现相一致。

与此同时，在南半球，英国剑桥的英国南极调查局的古气候学家利兹·托马斯将带领一个团队分析来自南极半岛的冰芯。即使在这片遥远的大陆上，也发现了放射性核素、重金属和飞灰颗粒的人体信号。她的团队还将分析温度、积雪、二氧化碳和甲烷，这些因素在20世纪中期都发生了显著的变化，尽管这些变化可能与原子弹爆炸并不完全同步。

一系列投票

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次的。AWG的目标是在2021年之前向其母机构ICS第四纪小组委员会提交一份确定二十世纪中期GSSP的最终提案。如果获得批准，该提案将由ICS投票表决，然后提交到国际地质科学联盟(IUGS)执行委员会进行最终批准。只有通过了所有这些障碍，人类世才会正式成为国际年代地层图(更常见的名字是地质年表)的一个新单位。到目前为止，所有已批准的65个gssp都来自海洋环境，只有一个标志着全新世开始的gssp使用了格陵兰冰芯。

正式的过程比流行文化的进展要慢得多，流行文化已经接受了人类世，从唱片专辑到杂志封面，到处都在使用这个词。但AWG很清楚，它的任务是仅根据地层记录做出决定。

并不是所有人都相信它能做到这一点。一个令人痛心的地方是，工作组已经决定了何时划定边界，尽管他们还没有在地层记录中确定一个金尖。莱斯特大学的考古学家马特·埃奇沃斯(Matt Edgeworth)说:“这是一种将思想强加到物质上的做法，将证据塑造得与之相符，但事实应该是相反的。”

埃奇沃斯是AWG的成员，但投票反对承认人类世的决定。一个令人担忧的问题是，尽管放射性核素信号将持续10万年，但随着放射性元素的衰变，它将减弱。埃奇沃斯说:“从地质学的角度来看，大多数时间边界都有数百万年的历史，这不是一个非常持久的标记。”

其他批评者，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，已经推动人类世的开始，即几千年前人类第一次开始用农业改造地球，或者是在1950年之前的几千年里，他们消灭了澳大利亚和北美的巨型动物w·f·拉迪曼掠夺。理论物理。Geogr。地球环境。http://doi.org/gd4shx;2018)．一些人根本反对指定人类世，因为自上个冰河时代结束以来，全新世一直以不断升级的人类影响为标志。

Zalasiewicz欣然承认，人类的影响在全新世的大部分时间里都得到了充分的承认，但自大加速开始以来，全球变化的规模，以及全新物质的突然引入，完全是前所未有的。“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元可能会崩溃，因为一切都是模糊的，只是一个层次，”他说，“但事实上，它已经锐化了。”

尽管埃奇沃斯对20世纪中期这一单一标志提出质疑，但他并不否认人类已经改变了地球。他说:“我亲眼目睹了人类继续对地表地层产生的巨大影响。”“从地质学上讲，这几乎就像是地球表面正在形成一个新的层。”

芝加哥伊利诺伊大学的地球科学家Max Berkelhammer为AWG的结论辩护，他没有参与目前的争论，但他的研究对全新世的命名做出了贡献。他说:“很难说二十世纪发生的事情只是过去几千年发生的事情的另一种表现。”“变化的规模要大得多。很难想象逆转这一进程。”