武夷山
八章展现40亿年 精选
2021-5-20 09:40
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八章展现40亿年

武夷山

(发表于2021年5月20日《中国科学报》)


2021年4月,美国Custom House出版社出版了美国国家科学院院士、哈佛大学地质学家Andrew H.Knoll(安德鲁·H.诺尔)的A Brief History of Earth:Four Billion Years in Eight Chapters(本文作者译为“地球简史:八章展现40亿年”)。诺尔教授的研究关注点是生命的早期演化、地球环境史以及这二者之间的关联。

地球是人类的家园,也是维持人类生存所需的食物和空气及维系人类文明所需的自然资源的来源地。而诺尔在本书中告诉我们,地球并非一直都是适宜生命繁衍的。

自从40亿年前最早的微生物在地球落足之后,发生了漫长而缓慢的环境变动。这种渐变的一个方面是地球的氧化。用诺尔的话说,氧化过程的初期,“氧气的数量足以维系阿米巴原虫,但不足以维系甲壳虫”。

但是,地球的历史中不仅有渐变,还有几次巨变。很多人都知道的灾变事件是一次小行星撞击地球导致恐龙灭绝和墨西哥尤卡坦半岛上直径达200公里的陨石坑,但这类灾变不算典型。

诺尔说,在过去5亿年中,还有另外4次重大灾变事件,这几次灾变都是地球化学运动引起的,源于生物圈与物理世界(岩石、风、水,等等)的互作用。

诺尔写道,世界各地的峭壁就是“大自然的图书馆,卷帙浩繁的地球史被镌刻在石头上展现给世人。合并起来看,这些石头提供了关于地球从青春期到成熟期的发展之宏大叙事,关于生命从细菌到人类的演化之宏大叙事,还有物理地球和生物地球的历时相互影响方式,这或许是最宏大的叙事”。

地球史上有一段比好莱坞大片还要惊心动魄,那是约2.52亿年前的二叠纪末期,大气二氧化碳含量迅速上升,由此带来的环境后果(包括海洋暖化、海洋酸化和海洋脱氧之三重打击)将海洋化石记录清除得几乎了无痕迹。幸好,二叠纪后期生活于海岸一带的动物、海藻和原生动物的化石还有遗存,它们便是中国四川眉山山麓的一些石灰岩。

学界认为,眉山岩石是二叠纪大灭绝的最佳证据。过去几十年中,包括诺尔在内的数百位地质学家分析了大灭绝之前、期间和之后的眉山岩石,眉山也部分地因为他们的研究而蜚声世界。

讲述地球史的故事,诺尔确实是不二人选。他的写作风格简洁幽默,善于提纲挈领、简明扼要地进行科普,曾将地球史的内容压缩为3英寸宽、5英寸长的墙报,供中学生浏览。他是哈佛大学植物标本馆古植物标本藏品部的负责人、地球与行星科学教授,曾长期与已故的著名生物学教授斯蒂芬·杰·古尔德共同讲授生命与地球史核心课程。

他说,自己这部地球简史就是要“吁请人们认识到,人类活动多么深刻地改变了40亿年造就出来的世界。并且强烈要求大家采取行动来缓解人类活动的冲击”。

关于全球变暖,诺尔以地质学家惯有的长程视角谈了自己的看法,“较温暖的地球最终将增大化学风化的速率,重新恢复大气二氧化碳的平衡,正如在二叠纪大灭绝之后地球上曾经发生过的那样。但是,与过去同样的是,再平衡过程将需要成千上万年”。

他警告说,“从我们及我们的儿辈和孙辈的人生视角来看,二氧化碳正在进行大气含量不断增加的单程旅行”。

诺尔希望人类能找到迅速减少大气碳含量的方法。他在书的最后发出恳求:“你们现在站着的地方,是40亿年的物质和生物遗产。在你们走过的地方,三叶虫曾经在古代海床上迅捷游过,恐龙曾经在布满银杏树的山坡上缓慢走过,猛犸象曾经独霸冰原。过去地球是它们的世界,现在地球是你们的世界。当然,你们与恐龙还是有区别的,即你们能够理解过去,展望未来。你们所继承下来的世界并非只属于你们,你们必须为之负责。今后地球会怎么样,端赖你们。”

总之,这是一部很棒的地球“传记”。

《中国科学报》 (2021-05-20 第7版 书评)


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