
编辑推荐
1、 人类用文字记录历史,树木用年轮刻画岁月,地球,用岩石书写日记。岩石,这个地球上最稳定的存在,通过自己把46亿年来地球的生命,一一记录下来,你读懂了吗?
2、 21世纪最具独特视角的地球观察笔记,通过岩石寻踪觅迹,揭开地球成长的历程。
3、 我们绝对需要这样一本科普书来以正视听,作者以各种类比、明示与隐喻,引人入胜的解说科学意念,述说我们星球的故事。---《自然》杂志
4、 美国四大热卖书榜五星好评图书。
作者简介
贝鸢业如,结构地质学家,曾在挪威、加拿大的高纬度北极区以及北美洲的前寒武纪地盾,研究古老山岳带的构造运动。于2003年获提名为美国地质学会会员,2000至2001年间,以美国傅尔布莱特学人的身分前往挪威研究。
目录
序 曲 疯迷石头.................................................................... 1
2 每个地方都有过去
5 偶然的日记作家
第一章 地球之道................................................... 8
12 部门冗余?冗余部门:惰性与备用组件.....
16 均等与对立.....
21 返回地母之家
25 旧者又新
28 地球赋格曲
第二章 初级岩石读本
33 认识岩石共通点
38 岩石的各种名字
44 三种岩石语言的文法和语法
45 拣选沉积岩
53 硬石酷异厅
54 花岗行星...
61 变质隐喻....
66 留心间隙——岩石缄口之事....
67 山脉的(再)移动....
70 古老软家伙.....
74 物归原序.....
81 定年之约.....
85 凝视原初迷雾.....
第三章 大与小
94 测地几何:估量地球.....
102 规模感.....
107 犯错的重要性.....
110 量测溯及既往.....
115 细小泡泡.....
119 延长的海岸线与宏大的细菌.....
125 立法者还是违法者? .....
128 采取地球度量.....
第四章混合与分类.....
135 岩石与重金属之星.....
144 密度决定命运.....
149 水流何方.....
153 调酒与比喻.....
156 地函之力.....
164 废弃物管理.....
168 晕海.....
169 多数很冷,少数结冻.....
177 二叠纪变换排列.....
182 更新世后.....
185 彼此联结.....
第五章创新与保守 6
189 你说来场革命吧.....
190 氧悖论.....
195 脱出严寒.....
198 与(尚未进化出来的)鲨共游.....
203 节肢动物吃节肢动物的世界.....
206 多脚的多程军备竞赛.....
208 社区与废物场.....
212 新的,旧的,全部都是借来的.....
第六章 强与弱
219 地质学出现之前的地球.....
222 命名与绘图.....
226 机械式的地球.....
228 不可思议的缩水地球.....
231 地球松绑,但灾难迟延了.....
终 曲 地球的过去和未来
序言
我是地质学家,在美国称为中西部的广大地区里一所小型人文学院教书,以支持我对岩石的迷恋。这所学院跟其他许多此类学院一样,于19世纪由一群想要将启蒙思想引进内陆的慈善家所创立。150年后,我与同事依旧忠于这个理想,但我们也都同意,在威斯康星州温尼贝戈湖北岸这座居民好饮啤酒的小城里,并没有发生过什么大事;也就是说,没什么值得学术观察之事。确实,魔术师胡迪尼和纽约洋基教头乔.麦卡锡都曾住在这里(颇不搭调的组合)。小说家艾德娜·费柏也是(你知道,就是写((画舫璇宫》和((巨人》的那位)。我们还可以说美式足球“绿湾包装工队”过去的教练跟球员也都出身于这里,在当地仿佛圣人般受到祝福。但全部也不过如此而已。此地的历史总是看似浅薄又堕落,连湖的名字都在美国过度的消费文化之下,变调成新的笑柄了。从电话簿和公路地图来看,这里似乎曾有丰富的过往。温尼贝戈湖畔名为奥诗考诗、波伊西比、新伦敦、新好斯坦、凡登布鲁克和冯都拉的城镇里,姓熊的跟姓琼斯的几乎一样多。1730年,法军在梅诺米尼印第安战士的协助下,就在离此地不过数千米远处,将沿着狐狸河偷袭毛皮商人的印第安索克族整村屠戮殆尽。当时尸体堆积如山,屠杀地点于是获得“死亡丘”(Butte de Mortes)的称号,而这名字也流传至今。不过当地读法不准,“Bewdahmore”的读法使这名字失去了一些残酷感。
在湖的东北岸尼亚加拉断崖的高处,有一座呈蛇、乌龟和美洲豹形的象形丘(象形丘,是天然岩石被人雕凿出动物形象的冈丘。此种象形丘在美国有好几处,都是古代印第安人的艺术遗产。艾奥瓦州甚至设有此种象形丘的国家保护区),大约已有1 000年之久。而在湖的东南方,泥泞的湖黏土中则挖出了带有屠痕的长毛象骨头。这一带的黏土在某些地方厚约10米,沉积在冰河时期形成的这座巨湖底下。这座湖以前即使有名字,也早在数千年前便已为人遗忘,因此地质学家只好以一名阿尔冈京族的印第安酋长之名(他的名字被缝在工作服和外套上也有100年的历史了),溯及既往地将这座湖命名为“奥诗考诗冰河湖”。现在的温尼贝戈湖面积约五六万公顷,是座相当大的湖,也是北美最大的鲟鱼(一种巨形原始鱼类,可活一个世纪之久)族群所在地之一。但温尼贝戈湖不过是奥诗考诗湖的一个零头罢了,后者曾经覆盖过较前者大十倍的面积,是大量冰层融化之后所留下的巨型水塘。黏土沉积层安静地沉人奥诗考诗湖,覆盖住有着起伏山丘与谷地的老地景,这是之前在为郊外住家寻找水井时,钻机打洞穿过不透水的黏土层才发现的地貌。这棘手的黏土后来成了该郡掩埋场的良好选择,而场址开挖时,锄耕机在其下超过6米深处,挖掘出一层大大小小的云杉枝干,发现了冰河期森林的遗迹。湖黏土层在象形丘所在的断崖处突兀地中断,平坦的地景上突然伸出一片石灰岩断崖。这些断崖的岩石里有着珊瑚、海百合和古老的乌贼化石,表示过去海平面一度很高,而威斯康星州的地势则非常低。在冰河湖对岸的镇西边,有一小片有趣的粉红色岩石露头,那是被称为流纹岩的岩石,是由圣海伦火山那种活火山所喷发的岩石。流纹岩的表面有冰河刻蚀的痕迹,但岩石本身却古老得多——即便是粉红色的熔岩在阳光照射的志留纪(距今4亿多年前)温暖海洋中堆积形成岛屿,乌贼悠游其间的年代,这些岩石也已经很古老了。更往西的安布洛河沿岸,则有颗粒粗大、如内华达山脉般美丽的花岗岩,巨大的结晶显示它们形成于地底深处的山脉根部。转向北方的话,你还会见到更多火成岩,有些还带有闪闪发光的铜镍矿。然后你会来到一条令你罗盘乱颤的窄长形红铁矿结构前,此处形成于空气中首度富含氧气、铁自海洋中锈出的时期。若是你还没丧失方向感,并往苏必利尔湖方向前进,最后就会站在玄武岩熔岩流上,使你联想到夏威夷的奇拉威火山或冰岛首都雷克雅未克。我们这忠贞的学院成立之前,威斯康星州这一带曾见识过众多的移民、有系统的灭种屠杀、狩猎长毛象的活动、灾难性的大洪水、大陆为冰河所覆盖、气候摆荡、无情的侵蚀、海水泛滥、丰美的珊瑚礁、三代火山的生成、大气中大规模的化学变化,以及一座重要山脉的兴起。除此以外,此地没发生过什么事。
后记
我们人类希望地球简单、可预测、可掌控,尤其是在我们的存续变得不确定的时代里,有此期望并不足为怪。但如今我们知道这颗行星并非如此,我们对未来世代的存续负有责任,就好像以前我们认为地球有此责任一样。虽然地球科学已开始肯定某些较老的地球观,但其实我们了解的远比1700年多。矛盾的是,最重要的发现可能是:地球的某些方面可能永远都不可知。我们的地图总是不完善,我们对地球年龄的最佳判断依旧还有不确定之处,我们对起源的追寻永远无法导向一个确切的起始点。然而,只要我们记得,尝试去理解这无限复杂的世界,只不过是更广大、更深沉事物的局部图像,那么这些尝试就不会徒劳无功或没有意义。
有什么是我们所确知的?我们确知:我们居住在一颗古老的行星上;地球的面貌在地质史上不断改变,但整体说来,地球一直是个宜人的所在;地球那难以置信的平和,是因为岩石、水、生命的力量彼此相当、势均力敌;稳定性来自有效率的循环,来自混合均匀的大气圈与水圈,来自有许多互动层级的多样化生物圈,来自合作与竞争、创新和保守。我们知道在某些罕见的情况下,地球系统曾变得极不稳定,尽管地球总是能从这些发作中恢复,复原却可能要花上好几百万年的时间;这种全球性的不稳定期通常有灭绝事件尾随而至,之后则伴随着爆炸性的演化创新。我们也知道,人类在某些地球系统中所造成的变迁,其速率与最具毁灭性的地质灾害相当,甚至犹有过之。以每世纪的物种数来衡量的话,目前的灭绝速率大概与地质史上最严重的大灭绝事件相当。即使以地质标准而言,当前大气化学组成变化的速率也算很极端。
有些类型的人为变迁根本就没有前例。比方说,最近一份针对卫星影像的分析便显示,美国大陆上“已建筑”的总面积,已跟俄亥俄州的面积一样大。地球表面从未被这么多以不具透水性为设计目的的物质(混凝土、铺筑路面、建筑物)所覆盖过。这些表面不仅降低了降水流入基底成为地下水的比例,也改变了地表的反射能力、生物多样性,以及土地的碳储存能力。这些改变不尽然全都不好,但却会以微妙且无法预知的方式,与其他自然和人为的环境变迁产生互动。下一波大型的“演化辐射”,可能是适应郊区混凝土世界的动植物的演化——能够抗除草剂的蒲公英,超级蚊子,过多的鸽子、浣熊和喜欢吃薯条的老鼠,都在这个快速成长的环境地位中有着许多机会。同时,我们的后代花在购物中心和虚拟电脑世界的时间,则超过花在任何类似自然生态系之处的时间。
科学怪人象征着人类企图操纵生命的恐怖后果。但在玛丽.雪莱的《科学怪人》当中,真正的恐怖和悲剧性来自怪人意识到自己没有同类、没有记忆、没有自己的历史感。他与任何其他生物都没有关联,他那无可安慰的悲哀和寂寞,于是演变成毁灭性的愤怒。我们对自然世界的干预,已然以诡异的方式改变了生物圈。但我们对自然的无知,使我们几乎就要扮演起科学怪人的角色——没有过去,而且除了自己的欲望、情绪和发明以外,什么都不知道。
有时候我会想象人类将留下怎样的地质遗产,那记录了我们这全新世晚期的地层组成将会是何模样。什么东西会存续得比我们更长久?混凝土;锈蚀的钢筋;为数不少的塑胶;无法识别的黏糊物体;核废料;过去三个世纪燃烧lO亿年才累积起来的化石燃料,所造成的含磷、氮、汞、铅和许多轻同位素碳所组成的沉积物;世界各地的岩石全都杂在一起(多亏了建筑石材业和地质学家及其收藏);一场大灭绝事件的证据。
我们要怎样才能在地质记录里留下一笔比较像样的记载?首先,我们得多花一点时间与现存的岩石对话,它们的庄严或许有助于我们不再以轻薄短小的佳言和麻痹人心的委婉措辞来思考。岩石会告诉我们,我们可以信任地球,地球非常古老且坚忍,有着无限的智慧,也比人类有耐心。岩石会提醒我们,军备竞赛永无赢家。岩石可能会使我们领悟到,堆积如山的垃圾堆、没有敌手的掠食行为、不受抑制的消费、有价之物由贫往富流动,全都违反了循环和重分配的古老律法。岩石甚至可能使我们重新发现对复杂环境议题的深刻论述,使我们培养儿童去关心更深沉的起源和历史。也许吧。当我对事情感到绝望时,岩石总是带来安慰。我看着片麻岩和石灰岩及花岗岩、绿岩与蓝片岩和红色岩层,然后告诉自己,世界多么美好。
12月里一个阴郁无雪的周六,我开车载着小孩横穿过非常平坦的奥’诗考诗冰河湖(它现在多了一层平颔的仓库、蔓延的汽车旅馆、蹲踞着的速食店),前去绿湾。在郡曲棍球场(就在神圣的绿湾包装工队主场的对街)上,发生了一桩惊人事件。威斯康星州11个北美原住民族都聚在一起祈祷,庆祝30年来努力制止狼河源头附连开启一座新矿场终于有成。威斯康星州北部的狼河上游是条狂野的河流,湍急的河水飞沫四溅。狼河奔腾而过20亿年之老的火山岩,这火山岩形成之时,威斯康星州的那一部分还是狭长的海底火山,火山口向外喷出含有金属的炙热卤水。克兰登这小镇附近的岩石含有高等级的硫化物矿石,其中有着铜和镍,以及少量的金和银。矿石沉积小而丰富,以很陡的角度伸入地下。要采矿就必须炸出很深的矿井,而且必须不断抽.出地下水。克兰登的矿脉估计约有5 500吨的大量硫化物,矿物的品质则属世界一流,采矿权已为一些跨国企业购得,也包括埃克森、亚尔冈河,及全球最大的矿业公司BHp比利登集团。
这些公司显然没有预料到,它们将会遭到一群关切这个北方树林宁静小角落的人的顽强抵抗,这些人是渔夫、民宿主人、小艇玩家、乡下地方的右派学者,最重要的则是波塔瓦托米部落和奇贝瓦部落的成员,他们的保留区就紧邻着预定的矿址。抽取地下水将会改变狼河与其相连水域的水文.也包括这些部落收割野生水稻的湖泊在内。成吨粉状含硫的矿渣,将会使河流在数世纪间都受到酸水的荼毒。矿业公司通过州立法部门和监督开矿许可程序的自然资源部,和对手下了一盘长达30年的战略西洋棋。最后在2003年10月28日,森郡的波塔瓦托米部落和索考岗奇贝瓦社区宣布,他们要用部落经营的赌场所获得的利润,以1 650万美元买下这座6 000英亩的矿场。铜将会留在岩石里。
我跟我的孩子在那阴郁的12月天来到体育场时,那栋结构平凡无奇且略显疲态的建筑物。似乎正在嗡嗡作响,而它真的是从内部在震动。我们打开门的时候,不间断的鼓声和高歌声有如波浪般向我们袭来,将我们向内冲去。
我对孩子们说:这里有大事发生了。
文摘
地球的生物圈调节机制,是具争议性的盖娅假说的核心原则,此一假说认为,地球就像个超级生物,具有调节自己体温与化学作用的能力。地球具有生命的想法,或许与人类文化一样古老,但科学上正式发展出此一观念,却始于20世纪60年代美国航空航天局雇请大气化学家洛夫洛克与哲学家希区考克担任“维京”号火星任务顾问之时。他们的工作是要设计一种装置或方法,好探测火星这当时还属未知之地的生物。洛夫洛克和希区考克很快就发现这种装置根本就没有必要。地球上的仪器已然显示,火星那稀薄的大气只不过是“火山的气息”,大气中充满了二氧化碳,一点经生物作用修饰的迹象都没有。他们论证道,从化学的角度而言,火星那贫弱的大气是死的;若是古代火山的气息已朝静止演化,并逐渐散发至太空当中,那么分子混合就正是你预料的结果。
为了寻找火星生物,洛夫洛克和希区考克回头检视地球。地球的大气与火星形成鲜明的对比,不仅完全与火山喷发气体不同,而且处在一个化学非常不平衡的状态下,其间极易氧化的化合物(甲烷和氨等)不可思议地与大量丰沛的氧并存。大气必须持续获得补充,此种“亚稳状态”才可能持续,这就有点像骑单车,不持续前进就无法保持平衡。地球特异的气体混合正显示有生物作用不断对大气进行补充,如蒸散作用、呼吸作用、消化作用等。洛夫洛克和希区考克强调,地球大气并非单纯只是为生物圈所利用的独立个体。相反,生物圈持续不断地制造大气,大气就像“猫毛、鸟羽或蜂巢壁”,本身不是生物,但“却是生物的构造物……是生命系统的外延”。此一简洁激进的论点认为,地球上的生命不只是适应无生命的环境,也一直都在以有助于生物圈存续的方式修饰这个环境,而这正是稳定正回馈的一例。洛夫洛克接受了友人小说家威廉‘高汀的建议,以希腊神话的大地女神为名,将他的构想命名为“盖娅假说”。
洛夫洛克于1972年首度以一篇短小论文发表盖娅假说,后来又于1974年与微生物学家玛格丽丝合作发表了另两篇较长的论文,但并未引起科学界多少注意。1979年,洛夫洛克在牛津大学出版了写给一般读者的《盖娅,大地之母》一书,科学批评者遂开始猛烈抨击他的想法。最主要的指控声称这是个神学性的假说(这主要是起因于洛夫洛克充满诗意的用语,而非他的科学意图);贬抑他的人认为,一他这种论点暗指生物圈是具有目的(行星管理)的设计,是由某种全知的存在所管理。此外,批评者也指控道,此一观念与达尔文的天择演化并不相容;要说生物个体出于自身利益而来的行为,能够在全球层次上影响地球的环境,看来实在不太可能。洛夫洛克则与同事华生以电脑模型雏菊世界对此加以反驳。这个模型显示,在天择压力下静静生活又死去的生物个体,可以通过简单的回馈作用,而产生维持全球恒定的集体效应。
“雏菊世界”是个假想的类地行星,与地球大小相当,也以相同距离绕行一颗与太阳相似的恒星。这恒星就跟我们的太阳一样,随着时间过去而变得越来越亮,辐射出越来越多的热。但“雏菊世界”的地表温度在行星历史的多数时间里却几乎没有改变,一直处在生物的容忍范围内。这宜人的温度之所以能够维持,是因为这个只有深色、浅色和灰色雏菊存在的世界里,生物圈一直都通过简单的回馈机制在调节温度。雏菊光是透过自身的反照率(反射能力)便影响了地表温度:深色雏菊吸收了大部分的太阳热能,浅色雏菊将许多热反射回太空,灰色雏菊所吸收的热则和反射回去的差不多。但是,雏菊个体的反射能力又如何影响全球温度呢?
在行星历史的早期,年轻的太阳还算相对寒冷,全球温度只勉强能够支应生物存活。这段时间里,深色雏菊是最适物种,因为一丛深色雏菊便能制造出地区性暧点,有利于更多雏菊的生长。
不久后,行星上便因正回馈作用而满布深色雏菊,而其集体效应将会使全球温度比没有生物时大幅提高。若是深色雏菊不断繁殖,全球温度就会超过容忍界限,天择作用就会开始偏好颜色较浅、有助于冷却暖点的雏菊,而这正是负回馈的范例。
起初,灰色雏菊的景况比浅色雏菊好,因为具有高度反射力的浅色雏菊丛没有办法维持生存所需的温度。但太阳的热输出逐渐提高,终至浅色雏菊成为最适者,因为它们会制造出凉爽的绿洲,有利于更多浅色雏菊的生长。但如果地区性冷却过度的话,天择作用又会再度偏好深色雏菊。
于是,随着时间过去,雏菊与温度条件问的正、负回馈作用便规制了雏菊颜色的混合。雏菊个体对行星整体既无所知也不关心,但却以这种方法控制了全球环境。到最后,太阳所产生的热使温度高到任何种类的雏菊都无法调节或容忍的地步,于是所有种类的雏菊都归于灭亡。但整体说来,雏菊使行星温度保持在容忍范围内的时间,却比欠缺生物媒介回馈机制时要长。
P19-21
1、 人类用文字记录历史,树木用年轮刻画岁月,地球,用岩石书写日记。岩石,这个地球上最稳定的存在,通过自己把46亿年来地球的生命,一一记录下来,你读懂了吗?
2、 21世纪最具独特视角的地球观察笔记,通过岩石寻踪觅迹,揭开地球成长的历程。
3、 我们绝对需要这样一本科普书来以正视听,作者以各种类比、明示与隐喻,引人入胜的解说科学意念,述说我们星球的故事。---《自然》杂志
4、 美国四大热卖书榜五星好评图书。
作者简介
贝鸢业如,结构地质学家,曾在挪威、加拿大的高纬度北极区以及北美洲的前寒武纪地盾,研究古老山岳带的构造运动。于2003年获提名为美国地质学会会员,2000至2001年间,以美国傅尔布莱特学人的身分前往挪威研究。
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序 曲 疯迷石头.................................................................... 1
2 每个地方都有过去
5 偶然的日记作家
第一章 地球之道................................................... 8
12 部门冗余?冗余部门:惰性与备用组件.....
16 均等与对立.....
21 返回地母之家
25 旧者又新
28 地球赋格曲
第二章 初级岩石读本
33 认识岩石共通点
38 岩石的各种名字
44 三种岩石语言的文法和语法
45 拣选沉积岩
53 硬石酷异厅
54 花岗行星...
61 变质隐喻....
66 留心间隙——岩石缄口之事....
67 山脉的(再)移动....
70 古老软家伙.....
74 物归原序.....
81 定年之约.....
85 凝视原初迷雾.....
第三章 大与小
94 测地几何:估量地球.....
102 规模感.....
107 犯错的重要性.....
110 量测溯及既往.....
115 细小泡泡.....
119 延长的海岸线与宏大的细菌.....
125 立法者还是违法者? .....
128 采取地球度量.....
第四章混合与分类.....
135 岩石与重金属之星.....
144 密度决定命运.....
149 水流何方.....
153 调酒与比喻.....
156 地函之力.....
164 废弃物管理.....
168 晕海.....
169 多数很冷,少数结冻.....
177 二叠纪变换排列.....
182 更新世后.....
185 彼此联结.....
第五章创新与保守 6
189 你说来场革命吧.....
190 氧悖论.....
195 脱出严寒.....
198 与(尚未进化出来的)鲨共游.....
203 节肢动物吃节肢动物的世界.....
206 多脚的多程军备竞赛.....
208 社区与废物场.....
212 新的,旧的,全部都是借来的.....
第六章 强与弱
219 地质学出现之前的地球.....
222 命名与绘图.....
226 机械式的地球.....
228 不可思议的缩水地球.....
231 地球松绑,但灾难迟延了.....
终 曲 地球的过去和未来
序言
我是地质学家,在美国称为中西部的广大地区里一所小型人文学院教书,以支持我对岩石的迷恋。这所学院跟其他许多此类学院一样,于19世纪由一群想要将启蒙思想引进内陆的慈善家所创立。150年后,我与同事依旧忠于这个理想,但我们也都同意,在威斯康星州温尼贝戈湖北岸这座居民好饮啤酒的小城里,并没有发生过什么大事;也就是说,没什么值得学术观察之事。确实,魔术师胡迪尼和纽约洋基教头乔.麦卡锡都曾住在这里(颇不搭调的组合)。小说家艾德娜·费柏也是(你知道,就是写((画舫璇宫》和((巨人》的那位)。我们还可以说美式足球“绿湾包装工队”过去的教练跟球员也都出身于这里,在当地仿佛圣人般受到祝福。但全部也不过如此而已。此地的历史总是看似浅薄又堕落,连湖的名字都在美国过度的消费文化之下,变调成新的笑柄了。从电话簿和公路地图来看,这里似乎曾有丰富的过往。温尼贝戈湖畔名为奥诗考诗、波伊西比、新伦敦、新好斯坦、凡登布鲁克和冯都拉的城镇里,姓熊的跟姓琼斯的几乎一样多。1730年,法军在梅诺米尼印第安战士的协助下,就在离此地不过数千米远处,将沿着狐狸河偷袭毛皮商人的印第安索克族整村屠戮殆尽。当时尸体堆积如山,屠杀地点于是获得“死亡丘”(Butte de Mortes)的称号,而这名字也流传至今。不过当地读法不准,“Bewdahmore”的读法使这名字失去了一些残酷感。
在湖的东北岸尼亚加拉断崖的高处,有一座呈蛇、乌龟和美洲豹形的象形丘(象形丘,是天然岩石被人雕凿出动物形象的冈丘。此种象形丘在美国有好几处,都是古代印第安人的艺术遗产。艾奥瓦州甚至设有此种象形丘的国家保护区),大约已有1 000年之久。而在湖的东南方,泥泞的湖黏土中则挖出了带有屠痕的长毛象骨头。这一带的黏土在某些地方厚约10米,沉积在冰河时期形成的这座巨湖底下。这座湖以前即使有名字,也早在数千年前便已为人遗忘,因此地质学家只好以一名阿尔冈京族的印第安酋长之名(他的名字被缝在工作服和外套上也有100年的历史了),溯及既往地将这座湖命名为“奥诗考诗冰河湖”。现在的温尼贝戈湖面积约五六万公顷,是座相当大的湖,也是北美最大的鲟鱼(一种巨形原始鱼类,可活一个世纪之久)族群所在地之一。但温尼贝戈湖不过是奥诗考诗湖的一个零头罢了,后者曾经覆盖过较前者大十倍的面积,是大量冰层融化之后所留下的巨型水塘。黏土沉积层安静地沉人奥诗考诗湖,覆盖住有着起伏山丘与谷地的老地景,这是之前在为郊外住家寻找水井时,钻机打洞穿过不透水的黏土层才发现的地貌。这棘手的黏土后来成了该郡掩埋场的良好选择,而场址开挖时,锄耕机在其下超过6米深处,挖掘出一层大大小小的云杉枝干,发现了冰河期森林的遗迹。湖黏土层在象形丘所在的断崖处突兀地中断,平坦的地景上突然伸出一片石灰岩断崖。这些断崖的岩石里有着珊瑚、海百合和古老的乌贼化石,表示过去海平面一度很高,而威斯康星州的地势则非常低。在冰河湖对岸的镇西边,有一小片有趣的粉红色岩石露头,那是被称为流纹岩的岩石,是由圣海伦火山那种活火山所喷发的岩石。流纹岩的表面有冰河刻蚀的痕迹,但岩石本身却古老得多——即便是粉红色的熔岩在阳光照射的志留纪(距今4亿多年前)温暖海洋中堆积形成岛屿,乌贼悠游其间的年代,这些岩石也已经很古老了。更往西的安布洛河沿岸,则有颗粒粗大、如内华达山脉般美丽的花岗岩,巨大的结晶显示它们形成于地底深处的山脉根部。转向北方的话,你还会见到更多火成岩,有些还带有闪闪发光的铜镍矿。然后你会来到一条令你罗盘乱颤的窄长形红铁矿结构前,此处形成于空气中首度富含氧气、铁自海洋中锈出的时期。若是你还没丧失方向感,并往苏必利尔湖方向前进,最后就会站在玄武岩熔岩流上,使你联想到夏威夷的奇拉威火山或冰岛首都雷克雅未克。我们这忠贞的学院成立之前,威斯康星州这一带曾见识过众多的移民、有系统的灭种屠杀、狩猎长毛象的活动、灾难性的大洪水、大陆为冰河所覆盖、气候摆荡、无情的侵蚀、海水泛滥、丰美的珊瑚礁、三代火山的生成、大气中大规模的化学变化,以及一座重要山脉的兴起。除此以外,此地没发生过什么事。
后记
我们人类希望地球简单、可预测、可掌控,尤其是在我们的存续变得不确定的时代里,有此期望并不足为怪。但如今我们知道这颗行星并非如此,我们对未来世代的存续负有责任,就好像以前我们认为地球有此责任一样。虽然地球科学已开始肯定某些较老的地球观,但其实我们了解的远比1700年多。矛盾的是,最重要的发现可能是:地球的某些方面可能永远都不可知。我们的地图总是不完善,我们对地球年龄的最佳判断依旧还有不确定之处,我们对起源的追寻永远无法导向一个确切的起始点。然而,只要我们记得,尝试去理解这无限复杂的世界,只不过是更广大、更深沉事物的局部图像,那么这些尝试就不会徒劳无功或没有意义。
有什么是我们所确知的?我们确知:我们居住在一颗古老的行星上;地球的面貌在地质史上不断改变,但整体说来,地球一直是个宜人的所在;地球那难以置信的平和,是因为岩石、水、生命的力量彼此相当、势均力敌;稳定性来自有效率的循环,来自混合均匀的大气圈与水圈,来自有许多互动层级的多样化生物圈,来自合作与竞争、创新和保守。我们知道在某些罕见的情况下,地球系统曾变得极不稳定,尽管地球总是能从这些发作中恢复,复原却可能要花上好几百万年的时间;这种全球性的不稳定期通常有灭绝事件尾随而至,之后则伴随着爆炸性的演化创新。我们也知道,人类在某些地球系统中所造成的变迁,其速率与最具毁灭性的地质灾害相当,甚至犹有过之。以每世纪的物种数来衡量的话,目前的灭绝速率大概与地质史上最严重的大灭绝事件相当。即使以地质标准而言,当前大气化学组成变化的速率也算很极端。
有些类型的人为变迁根本就没有前例。比方说,最近一份针对卫星影像的分析便显示,美国大陆上“已建筑”的总面积,已跟俄亥俄州的面积一样大。地球表面从未被这么多以不具透水性为设计目的的物质(混凝土、铺筑路面、建筑物)所覆盖过。这些表面不仅降低了降水流入基底成为地下水的比例,也改变了地表的反射能力、生物多样性,以及土地的碳储存能力。这些改变不尽然全都不好,但却会以微妙且无法预知的方式,与其他自然和人为的环境变迁产生互动。下一波大型的“演化辐射”,可能是适应郊区混凝土世界的动植物的演化——能够抗除草剂的蒲公英,超级蚊子,过多的鸽子、浣熊和喜欢吃薯条的老鼠,都在这个快速成长的环境地位中有着许多机会。同时,我们的后代花在购物中心和虚拟电脑世界的时间,则超过花在任何类似自然生态系之处的时间。
科学怪人象征着人类企图操纵生命的恐怖后果。但在玛丽.雪莱的《科学怪人》当中,真正的恐怖和悲剧性来自怪人意识到自己没有同类、没有记忆、没有自己的历史感。他与任何其他生物都没有关联,他那无可安慰的悲哀和寂寞,于是演变成毁灭性的愤怒。我们对自然世界的干预,已然以诡异的方式改变了生物圈。但我们对自然的无知,使我们几乎就要扮演起科学怪人的角色——没有过去,而且除了自己的欲望、情绪和发明以外,什么都不知道。
有时候我会想象人类将留下怎样的地质遗产,那记录了我们这全新世晚期的地层组成将会是何模样。什么东西会存续得比我们更长久?混凝土;锈蚀的钢筋;为数不少的塑胶;无法识别的黏糊物体;核废料;过去三个世纪燃烧lO亿年才累积起来的化石燃料,所造成的含磷、氮、汞、铅和许多轻同位素碳所组成的沉积物;世界各地的岩石全都杂在一起(多亏了建筑石材业和地质学家及其收藏);一场大灭绝事件的证据。
我们要怎样才能在地质记录里留下一笔比较像样的记载?首先,我们得多花一点时间与现存的岩石对话,它们的庄严或许有助于我们不再以轻薄短小的佳言和麻痹人心的委婉措辞来思考。岩石会告诉我们,我们可以信任地球,地球非常古老且坚忍,有着无限的智慧,也比人类有耐心。岩石会提醒我们,军备竞赛永无赢家。岩石可能会使我们领悟到,堆积如山的垃圾堆、没有敌手的掠食行为、不受抑制的消费、有价之物由贫往富流动,全都违反了循环和重分配的古老律法。岩石甚至可能使我们重新发现对复杂环境议题的深刻论述,使我们培养儿童去关心更深沉的起源和历史。也许吧。当我对事情感到绝望时,岩石总是带来安慰。我看着片麻岩和石灰岩及花岗岩、绿岩与蓝片岩和红色岩层,然后告诉自己,世界多么美好。
12月里一个阴郁无雪的周六,我开车载着小孩横穿过非常平坦的奥’诗考诗冰河湖(它现在多了一层平颔的仓库、蔓延的汽车旅馆、蹲踞着的速食店),前去绿湾。在郡曲棍球场(就在神圣的绿湾包装工队主场的对街)上,发生了一桩惊人事件。威斯康星州11个北美原住民族都聚在一起祈祷,庆祝30年来努力制止狼河源头附连开启一座新矿场终于有成。威斯康星州北部的狼河上游是条狂野的河流,湍急的河水飞沫四溅。狼河奔腾而过20亿年之老的火山岩,这火山岩形成之时,威斯康星州的那一部分还是狭长的海底火山,火山口向外喷出含有金属的炙热卤水。克兰登这小镇附近的岩石含有高等级的硫化物矿石,其中有着铜和镍,以及少量的金和银。矿石沉积小而丰富,以很陡的角度伸入地下。要采矿就必须炸出很深的矿井,而且必须不断抽.出地下水。克兰登的矿脉估计约有5 500吨的大量硫化物,矿物的品质则属世界一流,采矿权已为一些跨国企业购得,也包括埃克森、亚尔冈河,及全球最大的矿业公司BHp比利登集团。
这些公司显然没有预料到,它们将会遭到一群关切这个北方树林宁静小角落的人的顽强抵抗,这些人是渔夫、民宿主人、小艇玩家、乡下地方的右派学者,最重要的则是波塔瓦托米部落和奇贝瓦部落的成员,他们的保留区就紧邻着预定的矿址。抽取地下水将会改变狼河与其相连水域的水文.也包括这些部落收割野生水稻的湖泊在内。成吨粉状含硫的矿渣,将会使河流在数世纪间都受到酸水的荼毒。矿业公司通过州立法部门和监督开矿许可程序的自然资源部,和对手下了一盘长达30年的战略西洋棋。最后在2003年10月28日,森郡的波塔瓦托米部落和索考岗奇贝瓦社区宣布,他们要用部落经营的赌场所获得的利润,以1 650万美元买下这座6 000英亩的矿场。铜将会留在岩石里。
我跟我的孩子在那阴郁的12月天来到体育场时,那栋结构平凡无奇且略显疲态的建筑物。似乎正在嗡嗡作响,而它真的是从内部在震动。我们打开门的时候,不间断的鼓声和高歌声有如波浪般向我们袭来,将我们向内冲去。
我对孩子们说:这里有大事发生了。
文摘
地球的生物圈调节机制,是具争议性的盖娅假说的核心原则,此一假说认为,地球就像个超级生物,具有调节自己体温与化学作用的能力。地球具有生命的想法,或许与人类文化一样古老,但科学上正式发展出此一观念,却始于20世纪60年代美国航空航天局雇请大气化学家洛夫洛克与哲学家希区考克担任“维京”号火星任务顾问之时。他们的工作是要设计一种装置或方法,好探测火星这当时还属未知之地的生物。洛夫洛克和希区考克很快就发现这种装置根本就没有必要。地球上的仪器已然显示,火星那稀薄的大气只不过是“火山的气息”,大气中充满了二氧化碳,一点经生物作用修饰的迹象都没有。他们论证道,从化学的角度而言,火星那贫弱的大气是死的;若是古代火山的气息已朝静止演化,并逐渐散发至太空当中,那么分子混合就正是你预料的结果。
为了寻找火星生物,洛夫洛克和希区考克回头检视地球。地球的大气与火星形成鲜明的对比,不仅完全与火山喷发气体不同,而且处在一个化学非常不平衡的状态下,其间极易氧化的化合物(甲烷和氨等)不可思议地与大量丰沛的氧并存。大气必须持续获得补充,此种“亚稳状态”才可能持续,这就有点像骑单车,不持续前进就无法保持平衡。地球特异的气体混合正显示有生物作用不断对大气进行补充,如蒸散作用、呼吸作用、消化作用等。洛夫洛克和希区考克强调,地球大气并非单纯只是为生物圈所利用的独立个体。相反,生物圈持续不断地制造大气,大气就像“猫毛、鸟羽或蜂巢壁”,本身不是生物,但“却是生物的构造物……是生命系统的外延”。此一简洁激进的论点认为,地球上的生命不只是适应无生命的环境,也一直都在以有助于生物圈存续的方式修饰这个环境,而这正是稳定正回馈的一例。洛夫洛克接受了友人小说家威廉‘高汀的建议,以希腊神话的大地女神为名,将他的构想命名为“盖娅假说”。
洛夫洛克于1972年首度以一篇短小论文发表盖娅假说,后来又于1974年与微生物学家玛格丽丝合作发表了另两篇较长的论文,但并未引起科学界多少注意。1979年,洛夫洛克在牛津大学出版了写给一般读者的《盖娅,大地之母》一书,科学批评者遂开始猛烈抨击他的想法。最主要的指控声称这是个神学性的假说(这主要是起因于洛夫洛克充满诗意的用语,而非他的科学意图);贬抑他的人认为,一他这种论点暗指生物圈是具有目的(行星管理)的设计,是由某种全知的存在所管理。此外,批评者也指控道,此一观念与达尔文的天择演化并不相容;要说生物个体出于自身利益而来的行为,能够在全球层次上影响地球的环境,看来实在不太可能。洛夫洛克则与同事华生以电脑模型雏菊世界对此加以反驳。这个模型显示,在天择压力下静静生活又死去的生物个体,可以通过简单的回馈作用,而产生维持全球恒定的集体效应。
“雏菊世界”是个假想的类地行星,与地球大小相当,也以相同距离绕行一颗与太阳相似的恒星。这恒星就跟我们的太阳一样,随着时间过去而变得越来越亮,辐射出越来越多的热。但“雏菊世界”的地表温度在行星历史的多数时间里却几乎没有改变,一直处在生物的容忍范围内。这宜人的温度之所以能够维持,是因为这个只有深色、浅色和灰色雏菊存在的世界里,生物圈一直都通过简单的回馈机制在调节温度。雏菊光是透过自身的反照率(反射能力)便影响了地表温度:深色雏菊吸收了大部分的太阳热能,浅色雏菊将许多热反射回太空,灰色雏菊所吸收的热则和反射回去的差不多。但是,雏菊个体的反射能力又如何影响全球温度呢?
在行星历史的早期,年轻的太阳还算相对寒冷,全球温度只勉强能够支应生物存活。这段时间里,深色雏菊是最适物种,因为一丛深色雏菊便能制造出地区性暧点,有利于更多雏菊的生长。
不久后,行星上便因正回馈作用而满布深色雏菊,而其集体效应将会使全球温度比没有生物时大幅提高。若是深色雏菊不断繁殖,全球温度就会超过容忍界限,天择作用就会开始偏好颜色较浅、有助于冷却暖点的雏菊,而这正是负回馈的范例。
起初,灰色雏菊的景况比浅色雏菊好,因为具有高度反射力的浅色雏菊丛没有办法维持生存所需的温度。但太阳的热输出逐渐提高,终至浅色雏菊成为最适者,因为它们会制造出凉爽的绿洲,有利于更多浅色雏菊的生长。但如果地区性冷却过度的话,天择作用又会再度偏好深色雏菊。
于是,随着时间过去,雏菊与温度条件问的正、负回馈作用便规制了雏菊颜色的混合。雏菊个体对行星整体既无所知也不关心,但却以这种方法控制了全球环境。到最后,太阳所产生的热使温度高到任何种类的雏菊都无法调节或容忍的地步,于是所有种类的雏菊都归于灭亡。但整体说来,雏菊使行星温度保持在容忍范围内的时间,却比欠缺生物媒介回馈机制时要长。
P19-21
ISBN | 9787568235242 |
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出版社 | 北京理工大学出版社 |
作者 | 若到瓜 |
尺寸 | 16 |