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1992年，已故美国喜剧演员乔治·卡林在一场长达8分钟的脱口秀中，说出了至今仍余音绕梁的宣言：地球已经有45亿年的历史…地球好着呢…要完蛋的只是人类。
已故美国喜剧演员乔治·卡林和他关于“保护地球”的著名论调 | 底图来源@mintpressnews.com
最近几年，由于对美国退出《巴黎协定》等一系列动作的不满，很多环保人士发出了颇为尖锐的批评声，有些甚至完全没有实际操作价值，仅仅是作秀的口号。但是来而不往非礼也，很多记忆力超群的网友便找出了28年前的那段脱口秀，作为反击一些较偏激环保主义者的利器。
乔治·卡林的论断看似经典，但实际上混淆了不少科学概念，作为段子换取一乐确实不错，并不能够作为科学原则。
今天是第51个世界地球日，在这样一个日子里，不妨把职业喜剧演员的脱口秀先抛之脑后，随我们从科学的角度，看一看保护地球到底在保护什么——保护地球，不仅是保护人类自己，因为要完蛋的并非只有我们。
01
很少会有人提出这样一个看似无聊的问题：地球是什么？俗话说，大音希声，大象无形。正是因为人们的一切生老病死和红尘故事都发生在地球上，反而“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，很少去思考类似“地球是什么”这样的宏大问题。
但是，这个看似“哲学”、人人都懂的小问题，背后却也有着很多不为人知的科学内涵。
（1）岩石地球
地球是一颗巨大的岩石吗？如果回到地球诞生之初的岁月，或许可以这么说。形成之初的地球没有生命，没有海洋，甚至没有土壤——土壤与岩石风化物的区别，是包含丰富的有机质和活体生物。此时的地球，还是刚刚聚集起来的星尘，是无数的岩石与尘土，是细小的冰块与金属颗粒。
原始地球和原行星忒亚（Theia）撞击假想图 | 原行星Theia的大小可能类似现代火星，“Theia撞击说”指是原始地球与Theia相撞后的碎片汇聚形成月球，已经成为当代解释月球成因的主流观点。图源@Giphy.com
在炙热的环境中，地球渐渐分出了地壳、地幔和地核。那些禁锢在岩石里的挥发性成分也释放出来，聚集成浓密的大气。当岩浆海开始冷却，大气也随之降温，第一次有雨滴落到这颗干枯的大岩石上。
降雨的形成，仿佛按下了一个开关，一个大千世界就永不回头地开始流淌下去。
（2）流淌地球
最早大约是44亿年前，海洋出现了[1-4]，地球的表面开始有了不一样的色彩。从那以后，纵然沧海桑田、板块聚散，海洋却永远是那个不断新陈代谢的海洋。
海洋不仅造就了水循环，它还是地球表面最大的热量调节器，深刻影响着水与大气的流动。它们在岩石地球上不断流淌，成为塑造地表岩石的重要力量。
冰川与江河在大地上流淌，百川归海，碎石为砂。
风沙与浮尘在天空“流淌”，磨砺岩石，遮天蔽日。
这些流动的景致在温度和湿度的左右下变化无常，把岩石地球变成了一个流淌地球，处处都有凝固着的流动景致：沉积岩。
但在水里，更大的变革正在酝酿：伟大的生命。
（3）活地球
生命确切的诞生时间和诞生位置仍没有答案，但这并不影响人们寻找生命与地球之间的关系。南非的Witwatersrand盆地拥有全世界最大的金矿床，人们在这里发现了距今27亿年的黄铁矿砾石堆积物[5-8]。
这些金色的卵石是河流从山里带出来的破碎黄铁矿，常年的冲刷磨圆了它的棱角[7-8]。在现代，黄铁矿（成分FeS2）在湿润和富氧的河道里，很快就会被氧化成黑色或者红色的产物，无法原模原样保存下来。但在27亿年前，地球的氧气含量极低，河水里根本没有氧气，这才使这类极为特殊的“黄铁矿卵石”穿越时光，为人们揭开那个遥远时代的一点面纱。
也许有过一个时代，金色的黄铁矿曾经布满陆地各处。它们要么堆积在河道里，要么散布在荒凉的土地上，要么在海边被浪花轻抚。
但是生物改变了地球环境，终结了这一抹金黄。
一批偶然间开始光合作用的浮游植物，在距今约24亿年前开始改变历史。它们及其后代吸收二氧化碳释放氧气，这样的生物活动成就了一个富含氧气的地球，永久性地改变了大气圈和水圈——史称“大氧化事件”[1]。
生物活动制造出氧气，地球环境发生改变，进而“反馈”到生物圈甚至岩石圈，杀灭了一大批无法忍受氧气的早期生物，终结了金色黄铁矿卵石在陆地上随处可见的场景，也促使大量亚铁离子被氧化沉淀，形成地球有史以来最重要的铁矿床——条带状铁矿[1]，改变了地球岩石圈的样貌。
类似的例子充斥在地球的演化历史里，生物改变环境，最后又被环境改变的故事比比皆是。经过数十亿年的漫长演变，生物和地球早已浑然一体，彼此影响。我们已经很难想象，假如光合作用这种突变在一开始不曾出现，今日的地球会是怎样的局面。
我们生活的世界，开始变得像是一个活物——尽管它不存在自由意识。每一个物种的呼吸吐纳、生存繁衍，都在影响着这个星球的一片小环境。而无数个小环境累加起来，便构成了这个星球的整体大环境，继而反作用于生物本身，为生物的演化提供制造自然选择压力，使生物继续发生改变。
从荒芜的岩石地球，到水与大气不断变幻的流淌地球，再到太阳系中唯一孕育生命的活地球，演化的车轮滚滚向前，无人知晓它将驶到哪里，特别是在活地球自身的演化之外，又叠加上了人类活动。
02
人类世地球
活地球的理念，即“生物与地球相互影响”的理念，在上世纪70年代深深地影响到一些科学家，催生出一个“看上去很美”的盖亚地球假说(Gaia Hypothsis)。这是一个特别注重生物与地球相互影响的假说体系，很多观念已经融入了当代的地球系统科学，但它将生物+地球描述成一种“超级生物体”和“生物趋于将环境调节至稳定状态以适应自身生存”的设想广遭诟病，于是始终游走在主流学术思想之外[9-13]。
是的，时代已经变了大人们，欢迎来到人类世地球。
（1）人类世地球
熊熊燃烧了两百多年的工业之火，让人类第一次有足够的能力按照自己的设想大规模改变地球，或者由自身活动引发的各种“反馈”改变地球。作为主宰人类世星球的力量，这些活动甚至已经写进了地质记录，成为这颗星球历史的一部分[15-16]。
1945年7月16日，第一颗原子弹在美国新墨西哥州爆炸，不仅产生了恐怖的蘑菇云，更使得放射性尘埃随风而去，渐渐沉降在世界各地。从那时起一直到2016年，一共有2000多颗核弹头在地表或近地表引爆，大量的放射性尘埃累积在世界各地的地层中，变成一条放射性明显偏高的“细细红线”——这是人类留给这颗星球的最“雄伟”印记，至少将在岩层里留存数十亿年。
长满藤壶的塑料瓶 | 即使漂浮在高温高盐的海洋里，塑料片也能长久不坏，甚至成为藤壶动物附着的基床。而当它们最终沉入海底时，则洒遍了整个大海，成为海床上的人造垃圾。图源@VCG
堆积有序的矿渣 | 矿渣常会被填埋起来，它们保留下被人为破碎的痕迹，与周遭的岩石和天然泥砂截然不同，将“这里采过矿”的信息保存下来。图源@VCG
从人类生存的角度，拥有对自然的巨大改造能力，有助于获取更多资源，开拓人类生存的边疆，似乎对于人类来说，“这是最好的时代”。
但就对自然的影响能力而言，“这也是最坏的时代”。岩石地球是46亿年来星际物质的累积，人类在它的面前何其渺小，至今也只完成了最大垂直深度12262米的钻井，对于平均厚度35km的陆地地壳来说，完全谈不上破坏。
但对于大气圈和水圈构成的流淌地球而言，各类污染物和温室气体的排放让大气和水不堪重负，人类造成的改变早已经大到不容忽视。
从物理机制上，二氧化碳这样的温室气体能够截留大量地表热量辐射，由此产生的辐射强迫是当代全球变暖的主要原因[18]。短短28年，我们在一代人的时间里，制造出许多新问题。这些环境的改变已经开始明显影响着生态系统和人类社会[18-19]。
对于自然，动植物的栖息环境发生快速的变化（升温、干旱、水淹、大火、海水酸化、海水缺氧等），其中一些难以及时迁徙的生物难逃灭顶之灾[18-19]。以无法迁徙的珊瑚为例，海水不断升温使珊瑚逐渐排出体内共生的藻类，失去颜色的同时也并失去藻类生产的养料，很快就会因饥饿而死亡，这种现象被称作珊瑚白化。
据统计，仅2016年至2017年，在澳大利亚东部的大堡礁，有大约93%的珊瑚都发生不同程度的白化。而在2014年至2017年，全球有70%的珊瑚都受到白化威胁。如果放任海水保持当代的增温速度不变，到本世纪末时，海洋中的浅水珊瑚可能都会消亡[20-24]。
对于人类，加快迁徙步伐的动物和昆虫对人类栖息地产生冲击，甚至加速疾病传播，例如近年来中国南方登革热的发病率就因蚊子数量增多而出现提升[25]；自然灾害的频发和海平面的进一步上升，也增加了出现气候难民和社会动荡的风险；对农林牧渔行业的不利影响远远大于有利影响[19，26-27]，从更隐秘的角度影响人类社会，甚至可能因饥饿引发战争；冰川消融会加剧区域性水资源紧张，造成社会不稳定因素。
“这是最好的时代，也是最坏的时代”。
如果我们继续怀着“征服自然”的传统观念，现在无疑是最好的时代。但如果从“可持续发展”的视角出发，这也是“最坏的时代”。
凭借着工业能力，人类已经成为当下主宰着流淌地球和活地球的力量，也只有人类自己，才拥有在当下做出改变的能力。
03
不同观察尺度下越来越冷的新生代｜以千万年和百万年的尺度来看，新生代的全球温度长期变冷；但以十万年的尺度看时，却可以发现明显的周期性，图源@文献[28]（上图），NASA（下图）
最近15万年和最近1.1万年的气温变化 | 在15万年的尺度上，当代是一个快速升温之后的稳定高位期；在1.1万年的尺度上，当代处于总体稳定、缓慢降温（不考虑当代全球变暖）状态下。图源@NCDC（上图）、文献[31]（下图）
不同周期的米兰科维奇旋回与冰川期的对应图 | 米兰科维奇旋回拥有若干种不同级别的周期，周期大概为9.5万-12.5万年的偏心率旋回对最近几十万年的气候控制因素最为明显，其他的周期则叠加在一起。图源@wikipedia
俄罗斯套娃 | 地球系统具有多种不同时间尺度的周期，它们就像俄罗斯套娃一样一层层叠加在一起。图源@VCG
基于不同观察尺度的地质历史时期温度变化曲线 | 本图中不同时代的观察尺度大小不同，从亿年尺度到千年尺度，我们可以得出截然不同的结论。图源@VCG
更何况，冷暖的状态从来不是重点，冷暖变化的快慢才是。无论对于人还是万物生灵，过快的环境变化会造成极大的生存压力。然而，工业革命以来的全球变暖速度之快，不仅在人类历史上是空前的，甚至放眼到地质历史时期，也是十分罕见的。即便是5600万年前的古新世-始新世极热事件（PETM）事件，升温速度也仅仅是每千年1.0摄氏度左右[35]。
但在当代，人们正在面临的是比PETM时期快十倍、甚至数十倍的升温速率和温室气体累积速率[35-38]，是如何在未来80年将温度升高控制在2摄氏度以内的问题。而如果不加控制，则完全可能在2100年升温5.5摄氏度左右（或更高），在140年后面临PETM时期的全球生态圈改变[38]。
在PETM的时代，部分海洋浮游生物和底栖生物发生灭绝。如果类似情形在人类世地球再次发生，将会对海洋和人类社会造成怎样的冲击，这还是一个未知数。
当代地球的环境变化速率，超过了地质记录能够提供的想象力。恐怕，只有超级火山爆发和大型小行星撞击这样的大灾变事件，才能与人类正在对地球造成的影响相提并论。
无迹可循，是为烦恼。
而放眼一两百年为尺度的近未来，假如人们不真的拿出壮士断腕的勇气做点什么，任当代无需增长的碳排局面继续发展，不仅人类的生活会在未来变得一团糟，万物生灵的处境也会发生剧烈的改变——某种意义上，是变得更糟。
过去的45亿年，地球经历过许多环境的变化，但这与你我无关。此后的亿万年，任它天翻地覆海枯石烂，那些过于遥远的变化同样与你我无关。自然会抹去它能够抹去的一切，在起起落落中找到一个自己存续的位置。
只有当下和未来，只有今后的100年、200年，与你我有关，与后代有关，与生长在同一片蓝天下的万物生灵有关。
在人类活动引起的短期环境冲击面前，它们与我们都是受害者，现下的活地球是最大的受害者。
所以，地球到底需不需要人类保护？
当然需要，而且人类也有这个能力，缺少的只是行动的勇气，发达国家与不发达国家之间的团结与公正，和循序渐进、行之有效的科学方法。
保护当下的地球，不仅是保护人类自己的未来，因为要完蛋的并非只有我们，还有那些正在受到快速环境变化影响的动植物。
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