Шестнадцать лет назад пара ученых представила новое слово, которое встряхнет геологическую шкалу времени: антропоцен. Эта идея, также известная как «Эпоха людей», была впервые упомянута в научном бюллетене лауреатом Нобелевской премии, химиком по атмосфере Полом Крутценом и известным биологом Юджином Стоермером. Дуэт перечислил многочисленные воздействия человеческой деятельности на планете, обрисовав в общих чертах вызванные человеком выбросы углерода и серы, глобальный сток азотных удобрений, исчезновение видов и разрушение прибрежных мест обитания.
Связанный контент
- Как страх перед людьми может распространяться через пищевые сети и изменять ландшафт
Учитывая эти огромные изменения, они объявили голоцен (нашу нынешнюю геологическую эпоху, насчитывающий 11 000 лет) оконченным. Земля вступила в новую геологическую эру, сказали они. На этой неделе ученые собираются, чтобы представить свои свидетельства об этой новой главе геологического времени на Международном геологическом конгрессе в Кейптауне, Южная Африка.
С момента своего появления концепция антропоцена нашла отклик в науках и гуманитарных науках. Это заставляет людей противостоять тому, как за столь короткое время наш вид необратимо изменил климат, ландшафты, дикую природу и геологию Земли.
«Многие люди используют [термин], потому что одним словом и идеей он суммирует общий масштаб и степень того, как система Земли меняется из-за людей», - говорит Ян Заласевич, геолог из Университета Лестера, который собирает историю Земли. используя окаменелости.
Наблюдая за распространением идеи антропоцена, он задавался вопросом, есть ли в этом какая-то геологическая правда. Могут ли сегодняшние почвы и отложения отличаться от тех, которые были заложены в голоцене? Достаточно ли они различны, чтобы назвать новую геологическую эпоху?
«Важно то, что система Земли меняется», - говорит Заласевич. «С точки зрения геологии, не имеет значения, вызвали ли это люди, или это метеорит, инопланетяне из космоса или даже смена сознания моей кошки на планете».
В 2008 году он собрал группу геологов, и вместе они опубликовали список возможных геологических признаков антропогенного воздействия в GSAToday, журнале Геологического общества Америки. Группа пришла к выводу, что антропоцен является «геологически обоснованным», и требует дальнейшего изучения.
Но объявление новой геологической эпохи - задача не из легких. Официальное включение антропоцена станет серьезным пересмотром геологической шкалы времени - огромного календаря времени, который делит историю Земли на 4, 6 миллиарда лет на главы. Границы между каждой из этих глав отмечены сдвигами в составе ледникового льда, древесных колец, полос роста кораллов, морского дна и озерных отложений среди других слоистых геологических образований, которые постоянно обнаруживаются во всем мире. «Все эти слои содержат в себе сигналы, которые отражают жизнь и время вокруг них, химические, биологические и физические сигналы», - говорит Заласевич. Если камни изменились, мир тоже должен был измениться.
Возможно, самая известная граница - это граница между мезозой и кайнозой - также известная как граница мелового периода и палеогена или граница K / Pg и ранее как граница KT. Около 66 миллионов лет назад астероид ударил Землю и убил не-птичьих динозавров. Поскольку кометы и астероиды богаты элементом иридий, а на Земле это редко встречается, тонкий слой иридия отмечает это событие в геологических записях по всему миру. На каждом континенте палеонтологи находят окаменелости крупных динозавров и некоторых видов планктона ниже этой полосы иридия; выше этого они находят различную совокупность планктона и никаких следов окаменелостей диких птиц, не являющихся птицами. Слой иридия отделяет мезозой, эпоху жизни, наполненную динозаврами, от кайнозоя, когда млекопитающие начали захватывать.
Хотя полоса иридия может быть найдена во всем мире, официальное местоположение границы находится за пределами Эль-Кеф, Тунис. Там, в 2006 году, геологи забили золотой шип в склоне холма, на котором были видны контрольные знаки границы K / Pg в качестве ориентира. В идеале каждая граница между главами в шкале времени геологии должна иметь свой собственный «золотой шип», помещенный в существующую поверхность или ядро скалы (из ледникового или морского осадка). Строгие правила управляют границами и золотыми шипами, за которыми наблюдает Международная комиссия по стратиграфии в рамках более крупного Международного союза геологических наук, чтобы геологическая шкала времени не была сметена увлечениями в геологии или политике.
В 2008 году IUGS связался с Заласевичем с просьбой сформировать новый комитет для изучения идеи антропоцена. Он собрал множество исследователей, в том числе геологов, климатологов, химиков, палеонтологов и историков, и назвал команду рабочей группой по антропоцену (СРГ). В течение последних восьми лет они неистово сравнивали записи и собирали данные, чтобы сформулировать официальную рекомендацию о начале антропоцена. Группа подобрала различные предложения, чтобы выбрать тот, который лучше всего подходит, опубликовав резюме своей работы в начале этого года в журнале Science .
Сигнал, который получил наибольшее внимание, был радиоактивными выпадениями от ядерных испытаний, которые оставили заметный слой плутония в отложениях и ледниковом льду. Хотя термоядерное оружие не испытывалось повсюду в мире, его доказательства носят глобальный характер. «После того, как выпадения могут попасть в стратосферу, они очень быстро распространились по всей планете в течение недель или месяцев», - говорит геолог Колин Уотерс из Британской геологической службы и секретарь СРГ. «Плутоний практически отсутствует в природе; это очень, очень редко. Поэтому, как только вы начнете видеть это увеличение, вы узнаете, что у вас есть 1952 год ». Радиоактивный сигнал исчезает в 1964 году после того, как страны согласились провести испытания ядерных устройств под землей.
Ряд других сигналов также сгруппировался примерно в 1950 году, что, по выражению СРГ, называется «Великим ускорением», когда началось развитие человеческого населения, использования ресурсов, промышленности и мировой торговли. Именно тогда многие антропогенные сигналы, которые когда-то были локальными, стали поистине глобальными и, возможно, достаточно глобальными, чтобы обозначать антропоцен. Вот некоторые из этих сигналов:
- Бетон существует еще со времен Римской империи, но «по объему большая часть производимого бетона была с 1945 или 1950 года», - говорит Уотерс. Это делает его узнаваемым современным материалом. Обратная сторона? Бетон редко встречается в океанах и отсутствует на ледниковом льду, поэтому сигнал не универсален, говорит он.
- Пластмассы были впервые представлены в 1800-х годах, но сегодня их стало больше, чем когда-либо прежде. Производство увеличилось с 2 миллионов тонн в 1950 году до 300 миллионов тонн в 2015 году, и, по оценкам, к 2050 году будет существовать 40 миллиардов тонн сырья. Люди любят пластик, потому что они легкие и медленно разлагаются. Но эти же качества делают пластик хорошим геологическим показателем. По словам Заласевича, образцы отложений, содержащие пластмассы, почти полностью содержат последние две половины столетия. Это изобилие пластика "было почти неизвестно до середины двадцатого века", говорит он. На пляжах Гавайев геологи сейчас находят камни, которые они называют "пластигломератом", которые образуются, когда костры плавят пластик в массивную сковородку, содержащую гальку и песок. Кроме того, микропластики, такие как крошечные микрошарики из косметики и искусственные волокна из одежды, в настоящее время образуют осадочный слой на морском дне. Недостатком использования пластмасс в качестве маркера является то, что они обычно не встречаются в ледниковом льду, поэтому они не являются универсальный сигнал.
- Почти весь химически активный азот на Земле производится с 1913 года, когда немецкие химики Фриц Хабер и Карл Бош выяснили, как улавливать азот из воздуха и превращать его в удобрения. С тех пор количество химически активного азота на Земле выросло более чем вдвое, а к 1950 г. существенно возросло по мере того, как в период "зеленой революции" развивались методы ведения сельского хозяйства. И хотя это звучит так, как будто это хороший маркер антропоцена, азот не оставляет сильного сигнала в отложениях. «Процессы не так хорошо поняты», - говорит Заласевич. В некоторых отдаленных озерах на севере Канады, вдали от местного человеческого влияния, доминирующие структуры атомов азота (известные как изотопы) изменяются примерно в 1950 году, что отражает добавление азотных удобрений. Но является ли этот сдвиг достаточно постоянным для озер всего мира, чтобы дать хороший сигнал, пока неясно.
- Горящее ископаемое топливо выпускает частицы черной « летучей золы » в атмосферу; без естественного источника, они являются явными признаками человеческой деятельности. Эти частицы в настоящее время обнаруживаются в озерных отложениях по всему миру, начиная с 1830 года в Великобритании, и демонстрируют драматический глобальный рост, начинающийся примерно в 1950 году. «Но они достигли пика уже в 1970-х [1990-х годах] и начинают снижаться », - говорит Уотерс. Подобно радиоактивным нуклеотидам, летучая зола сигнализирует о геологическом сдвиге, но не является хорошим постоянным индикатором.
- Увеличение выбросов углерода от сжигания ископаемого топлива регистрируется в результате изменения изотопов углерода, которые присутствуют в любых материалах, которые улавливают углерод, включая ледниковый лед, известняк, раковины морских животных (найденные в донных отложениях) и кораллы. По словам Заласевича, сигнал появляется вокруг промышленной революции с резким увеличением примерно в 1965 году. Это хороший сигнал, хотя и не такой острый, как летучая зола или радиоактивность.
Некоторые воздействия человека еще не видны в отложениях, но они могут оставить сигналы в далеком будущем. Например, люди значительно изменили саму Землю. Мы копаем мины, свалки и фундаменты для зданий; мы строим плотины, доки и дамбы, которые изменяют водный поток и эрозию; мы добываем и перевозим камни по всему миру для строительства городов и поселков; мы сбиваем и перемещаем верхний слой почвы для сельского хозяйства. Будущие палеонтологи могут найти эти искусственные материалы, спрессованные в необычный слой породы, который будет заметно антропоценовым.
Тогда есть будущие окаменелости, оставленные сегодняшними растениями и животными - и те, которые исчезнут, поскольку разновидности исчезают. Любое животное с твердым телом, у которого есть раковина или которого держат кости, имеет шанс оставить окаменелость после своей смерти.
Если мы находимся в процессе массового вымирания, которым, как полагают некоторые ученые, исчезновение обычных окаменелостей может стать еще одним показателем. Но это было бы грязным сигналом с различными изменениями, происходящими в разное время по всему миру. «Это более сложный сигнал просто потому, что жизнь сложнее, чем средний радионуклеид или изотоп углерода», - говорит Заласевич.
Интерактив: что отметит антропоцен?
Иллюстрация Майи Вей-Хаас; текст Ханна Уотерс и Майя Вей-Хаас
Другим вариантом являются окаменелости от видов, которые доминируют после вымирания, таких как инвазивные, которые могут оставить более чистый сигнал. Zalasiewicz в настоящее время возглавляет команду, которая изучает устрицу Тихого океана, которая была представлена от Японского моря до побережья по всему миру в течение прошлого столетия. Он и в изобилии, и может окаменеть, что дает ему большой потенциал в качестве индикатора антропоцена.
«Где [тихоокеанские устрицы] появятся, они станут новым элементом биологии и, следовательно, будущей палеонтологии в этих слоях», - говорит он. «Но опять же, потому что люди пересадили разные виды в разное время по всему миру, это сложный или грязный сигнал».
Все эти выводы включены в презентацию СРГ на этой неделе в МКГР. Первоначально они надеялись, что эта презентация совпадет с их официальным представлением по антропоцену в Международную комиссию по стратиграфии. Но поговорив с геологами в комиссии, они решили подождать. «Понятно, что сообщество было бы более комфортным и чувствовало бы себя гораздо более обоснованным с традиционным определением типа золотого шипа», - говорит Заласевич. Сбор доказательств сигналов недостаточно; им нужно определить место, где можно забить золотой шип антропоцена.
Группа еще не уверена, где они ее разместят; они смотрят на осадочные керны из глубокого океана или отдаленных озер, где многоуровневые сигналы ясны. Но поиск хорошего керна сопряжен с рядом проблем, потому что слой антропоценового осадка очень тонкий. «Если вы отправились в глубокие океаны, вы могли бы говорить о миллиметре или двух осадках», - говорит Уотерс. «Все, что вам нужно, - это двустворчатый моллюск, чтобы ползти по морскому дну, и он взбьет весь антропоцен за один раз». Во многих местах мусор или рыболовные тралы уже уничтожили любые потенциальные слои антропоцена.
Работа по определению местоположения золотого шипа, вероятно, займет годы. Исследователям может понадобиться выйти в поле, провести бурение на наличие донных отложений и провести сложный анализ, чтобы доказать, что сигналы являются последовательными и глобальными. До этого момента члены СРГ выполняли эту работу в свое свободное время; теперь им нужно будет найти финансирование, чтобы посвятить себя усилиям.
Заласевич стонет при мысли об этом. «Написание заявок на гранты - одна из самых больших разрушительных работ в мире», - говорит он. Но чтобы поставить геологическую претензию на антропоцен и поставить на голосование мировых надзирателей геологической шкалы времени, небольшое разрушение души может стоить того.
«Текущие сигналы, которые формируются, уже поразительны для нас, даже если люди вымрут завтра, - говорит он, - в геологической истории, вероятно, останется отметка в далеком будущем. «Можно привести аргумент в пользу того, что он может быть отделен как единица геологического времени. Мы не можем вернуться к голоцену.
