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人类智慧的“杰作”——6种方式改变地球的地球工程
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Brandon Keim .2010.3.23
本周，科学家和政策制定者们聚在一起，探讨在不久以及遥远的将来用地球工程的方法应对环境变化是否安全的问题。但是我们如果仔细的回想的话就会发现：其实我们早已用地球工程在很大程度上改变了地球。
一万年前，在全球稳定的气候中孕育了现代文明，自从那时起人类就开始玩弄着自己的智慧把戏。例如把地下水的三分之一抽到地上用来灌溉、开垦了五分之二的地表等把戏，已经让人类在全新世张牙舞爪很久了。
人类干涉地球物理过程的后果还没有被研究透彻，但是科学家们说这些物理过程对于地球来说是非常重要的，由于人类的干涉，全新世早已不复存在。我们现在生活在人类世，用人类来决定地质年龄的世界。
地球科学家Erle Ellis and Navin Ramankutty在一篇标志着他们是重新绘制地球的人、2008年发表在《生态前沿》的论文中说：“人类是自然为了反抗环境和地理力量而出现的，现在人类的力量可能在地球表面来说已经无‘人’能敌了。”
排干河流
科学家把地球上可饮用的淡水——包括湖泊、河流和蓄水层的水统称为“深海”，人类每一年能够使用大约三分之一的“深海”。地球上四分之一的河流流域的水在她们到达大海之前就会被用干。
在地区范围内，这种现象会改变当地的气候。比如中国长江上的三峡大坝，在水位下降的山谷中好像引起了气候的变化，进而导致降雨的出现。哈萨克斯坦曾经广阔的咸海的排干工程使得那里的夏天天气异常炎热、冬天天气异常寒冷，而且很少下雨的情况。
但是，局部地区环境变化是否能引起全球气候变化还是一个未知数，其中的确定性有待观察与研究。
图片：1）2006年的咸海；欧洲空间局发布图片2）1973年的咸海；美国地质勘探局发布
把地球描成黑色
在全球五亿家庭当中,大部分集中在亚洲和非洲国家，他们做饭都是烧柴、煤炭和动物粪便。被我们熟知的“炭黑”则通过燃烧，夹杂在烟尘中一起飘向天空，在大气中形成吸热层；雨点就附着在炭黑上形成雨滴落下来，这些炭黑又重新被大地所吸收。
据计算估计，上个世界北极地区的气温每升高3..4摄氏度，其中1.7度的升温就是炭黑污染引起的。不仅如此，炭黑污染还引起了南亚和西非的降雨变化。炭黑还喜马拉雅冰川的融化，使得亿万人的饮水问题受到威胁。
图片：紫色区域表示该地区炭黑量高，美国宇宙航空航天局，2009年8月发布。
无穷的农场
地球表面陆地大约12%已经被开发种植农作物，其后果还是很难预测的。比如，我们现在很难知道在大平原种植农作物将如何影响天气。其他的结果更是难以预料。亚马逊雨林的大规模砍伐使得当地的循环和冷凝蒸发遭到干扰，增加了地球的肺将变成稀疏草原的可能性。如果亚马逊雨林失去她的吸收二氧化碳的大部分功能的话，是不是必然导致行星温度的升高呢？
比较直观的是，用于耕地的化肥输入大量的氮元素和磷元素到环境当中。平均每年大约一亿两千万吨的碳元素会被植物从大气中吸收，转变成友好形式的化肥，同时两亿吨的磷元素也将从地下吸收入植物体。在这两种元素的吸收过程中，进入生物环境系统的元素并没有那么多，而且大部分元素通过小溪和河流载入大海。在大海中这些元素继续为海洋死亡地带的生物提供快速生长的能量。
图片：东南亚马逊雨林变成农场，NASA发布
清除礁石
在所有正在濒临灭绝的物种中，反应最为剧烈的应该是珊瑚礁吧。珊瑚礁是海洋的热带雨林，是许多海洋生态系统的基础。因为污染、环境变化、过度捕捞和海洋酸化，在过去的50年中全球大约四分之一的礁石已经死亡、三分之一的礁石濒临灭绝。
珊瑚和依靠这些珊瑚生存的动物的灭绝不止仅仅对于渔业造成威胁，从地球物理的角度来看，生态系统是一个严密的生物组织体系，她规定着营养和能量的转化和流动。被精简的生态系统——就像曾经非常富足、现在正在被细菌和海蜇统治的地中海西北部所经历的一样——不能正常工作。一些科学家认为过去大量海洋生物的灭绝，将引起数百万年后地球碳循环上下幅度变大。海洋生态系统失去他们原有的能力，接下来气候和天气紧接着都会逐渐变化。
在过去几千万年漫长岁月中，曾经有五个行星消失，现在第六个行星的消失正在发生。
图片：澳大利亚的大堡礁的珊瑚白化现象
塑料革命
人类的工业生产制造出了在地球历史上没有听说过的化学物质，包括杀虫剂的某些化学成分，特别是塑料的某些成分。每年人类要生产大约600亿吨的塑料，这些化学物质可以在环境中存在几千年而不会被分解。
如果含量过高，这些化学物质可以扰乱动物的内分泌系统，引起癌症、改变再生产能力。如果含量过低，他们的效果还不是太清楚，但是可能最终还会引起生态系统组成的微小的、广泛的变化。内分泌干扰物
美国估计地球上的海洋每平方英里就有47000个塑料碎片。程度低的有机物污染和因为塑料引起的内分泌干扰在全世界已造成普遍的影响，即使是没有使用这些化学物质的地区，如南极洲都受到影响。
图片：在一只被解剖的珊信天翁雏鸟体内的塑料
改变大气
人类世的生态动力来源从字面上讲，就是把富含碳的物质从地面上拿出来、烧他们以得到能源。结果，每年大约有400亿吨的二氧化碳被排放到大气中，化石燃料的消费成为人类最大的无意的地球工程的实验。
目前，大气中阻拦热量的二氧化碳的含量比过去1500万年前任何时候的含量要高得多，全球环境模式正在改变，平均气温也在升高。一些二氧化碳会被海水吸收，改变海水中氢和碳酸盐离子的比例，使得海水酸化。珊瑚、浮游生物和贝类动物很可能被酸性海水溶解。
在接下来的几个世纪中，海洋的PH值可能比过去3亿年变化的还要大。
人类世 The Anthropocene
从地质学的角度看，人类生活的地质时期是显生宙新生代第四纪中的全新世。全新世是在一万多年前最近的一个冰川期结束后来临的，与其它的地质世动辄百万年甚至千万年的跨度相比，这似乎是一个刚刚开始的地质时期。然而，从2000年开始，越来越多的科学家们逐渐接受了这样的观点：地质史上一个新时期已经开人类世始，这就是“人类世”。
2000年，为了强调今天的人类在地质和生态中的核心作用，诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑提出了人类世的概念。克鲁岑指出：自18世纪晚期的英国工业革命开始，人与自然的相互作用加剧，人类成为影响环境演化的重要力量，尤其“在过去的一个世纪，城市化的速度增加了10倍。更为可怕的是，几代人正把几百万年形成的化石燃料消耗殆尽。” “人类世”概括的正是从这一时期开始的地质变化，其特征是从南极冰层捕获的大气中二氧化碳和甲烷的全球性增高。克鲁岑认为：人类活动对地球系统造成的各种影响将在未来很长的一段时间内存在，未来甚至在5万年内人类仍然会是一个主要的地质推动力，因此，有必要从“人类世”人类世这个全新的角度来研究地球系统，重视人类已经而且还会将继续对地球系统产生巨大的、不容忽视的影响。
地球只有一个，爱护地球。人人有责！
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