对地质时间概念以及一些基本的科学概念更多一些了解，也许我们就能以一种新的视角来看待地球气候变化以及地球能源的未来
罗伯特·B·劳克林
一些卓有声望的科学家告诫道，随着矿物燃料开采殆尽，能源供应短缺已迫在眉睫；环保人士认为，地球环境的破坏是因燃烧煤炭、石油和天然气所致；经济学家却不管这些，他们考虑的是，如果不使用煤、石油和天然气，势必会阻碍经济的发展，等等。凡此种种，不一而足。在众多理论的迷雾中不致迷失的唯一办法，就是对地球的一些基本知识进行一番探究，然后作出你自己的决定：相信什么，或不相信什么。
在人们对全球气候变化以及未来能源前景展开讨论时，往往都会回顾地球以往经历的地质时代，但我们对于地球有着太多的误解，无法清晰地洞察地球的未来。各种争论孰是孰非，专家们也难以分辨，因为他们同样是通过地球的过去来探讨地球的未来，也有着同样的困惑。
地质时期：气候变化的时间尺度
地质时期对于我们人类来说是一个相当长的时间概念，为了更好地理解这一时间概念，以下我们不妨对某个通俗的常识概念，比如降雨量来作一个比较。
?世界上一年的总降雨量约为1米，相当于一头金毛猎犬的高度。
?从工业革命开始以来的世界总降雨量约为200米，相当于胡佛大坝的高度（位于亚利桑那州的西北部，拉斯维加斯东南约40公里处，为美国最大的水坝，坝高220米――译注）。
?从《圣经》故事里摩西的时代开始，地球降雨足以填满世界各大洋。
?冰河时代结束以来的总降雨量，足以填满世界上所有海洋4次。
?从恐龙灭绝时代开始，地球上的总降雨量可填满世界所有海洋2万次，或相当于整个地球体积的3倍。
?从煤炭形成以来的降雨量是整个地球体积的15倍。
?从地球上有氧气以来的降雨量是整个地球体积的100倍。
一直以来，地球遭受着大规模的火山爆发、洪水泛滥、小行星撞击、造山运动等的破坏和影响，而所有的这些是人类对地球的影响所无法比拟的，但地球至今仍然存在。我们无法确切知道，地球是如何从这些破坏中延续至今的(岩石不会说话，无法告诉我们许多)。但我们确实知道，地球屡遭破坏，却每每得以恢复，我们人类至今仍然生活在这个多灾多难的地球上就是一个最好的证明。
有人认为，由于植物的光合作用，大气中的二氧化碳一直处于最优化状态
然而，地球所遭受的破坏令许多有责任感的人士担忧。由于人类燃烧化石燃料而产生的二氧化碳在大气层中以惊人的速度在积聚，仅在一个世纪的时间里，大气中二氧化碳的浓度就翻了一番。地球平均气温有可能因此而上升几摄氏度，足以改变地球气候，加速极地冰盖的融化。为减缓地球变暖趋势，尽管世界各国政府纷纷行动起来，但收效甚微。其中包括立法减少碳排放、为碳封存技术提供研究经费、为替代能源技术提供补贴等，并致力于达成国际间条约，以平衡各国在经济上作出的牺牲。
遗憾的是，这种忧虑和关注至少目前难以看到回报。就地球气候变化所涉及的时间尺度而言，地球无视于任何国家为其的任何立法，也不在乎人们是否关上空调、冰箱和电视机；地球不会关注你是否打开恒温器，也不在意你是否驾驶混合动力汽车。几个世纪的时间对于地球来说，只是转瞬之间，无论我们如何努力，其最终结果都是一样：化石燃料将燃烧殆尽，成为空气中的二氧化碳；而地球将二氧化碳溶解沉入海洋，需要大约1000年时间。再经过几万年，或几十万年，多余的二氧化碳将慢慢渗入岩石中，最终海洋和大气中的二氧化碳浓度又回到人类出现之前的水平。尽管这一过程从人类的角度来看是极其漫长的，但对于地质时期来说，只是一个短暂的瞬间。
数据越多，对气候问题理解越困惑
关于碳循环的一些细节目前仍存有争议，而所有的预测都有一些主观臆测成份在内，包括计算机的预测结果。人们只得从目前的事实以及一些原理来进行推断，并得出不同的结果。比如二氧化碳被海洋吸收的速度，取决于千年时间内地表水与海洋深水的混合吸收能力。根据研究人员的气候模式假设，在地球的这种平衡作用之后，大气层中的二氧化碳含量是在可承受范围之内，但仍居于惊人的程度。
没有人确切知道需要多久，多余的二氧化碳才会渗入岩石消失在岩层中，也没有人确切知道其中所涉及到的化学变化。根据地球地质调整机制理论，认为二氧化碳最终会消失的主要理由是，在人类出现之前，地球上的二氧化碳水平曾得到调整。还有一些人认为，在数百万年的时间里，由于植物的光合作用，二氧化碳一直保持在最优化的水平上。
一般来说，气候变化主要通过雨量统计、飓风频率和温度记录等体现，但实际并非如此。由于天气模式还受控于海洋中历时多年的一些事件，如厄尔尼诺-南方振荡现象和北太平洋旋回振荡等；而要测试预测结果，就要将这些大的影响与经历几个世纪时间跨度的微妙变化区分开来。但至今为止，没有人知道如何做到这一点。
由于人类对地球生态多样化所造成的影响和破坏，漫长地质时期内的人类活动对地球气候的破坏性影响也是无疑的。有相当多的证据表明，人类正在引起生物学家所称的“第六次生物大灭绝”。大量的化石记录表明，在前五次生物大灭绝中，大量物种在“一瞬间”的地质时期内神秘消失。一种流行的理论认为，恐龙消失的那次生物大灭绝，是一颗直径10公里的小行星，以每秒15公里的速度撞击地球引发的。许多人认为，目前人类活动对地球造成的破坏，可与那次小行星撞击地球的危害相比拟。
不过，二氧化碳本身并不是造成多次物种灭绝的主因，除了个别情况之外，让碳基燃料在地底下多保存一些时间，对是否能够减轻生物多样性损失并无太大差别。而真正的问题是人口压力、过度捕捞、栖息地破坏、农药滥用和物种入侵等。
地球科学家在谈及未来时往往极为保守，大概是因为科学伦理观不允许他们将猜测与事实混为一谈，所以他们不遗余力地试图以各种方式证明全球在变暖、海洋在酸化、化石燃料在枯竭，等等。即使这些事情的发生，以地质时期而论根本就是不言自明的。结果遗憾的是，数据资料越来越多，我们对气候问题的理解却越来越困惑。
地质时间：一个难以理解的过程
大海储存二氧化碳的能力是一个简单的事实，可以做一个简单的实验来证明，将一杯蒸馏水放在桌子上，第二天就会变得微酸。原因是水吸收了空气中的二氧化碳，尽管它吸收的量并不多，也不具备封存碳的能力。但如果模拟海底碳酸盐岩的环境，在杯中放入一块石灰石，第二天早上你会发现水呈弱碱性，溶解于水中的二氧化碳含量是之前的60倍。
在劳克林看来，造成环境灾难的真正原因在于人口爆炸、栖息地破坏、物种入侵和农药滥用等
这些碳来自哪里？原来一半来自石灰石，一半来自空气中。这与碳酸氢盐化学反应有关。在这个实验中，你还会发现，含有大量二氧化碳的水的碱度与海水相当。由此我们知道，以碳酸氢盐离子的形式溶解在海水中的碳，是大气中含碳量的40倍，总量达30万亿吨。
这个实验虽然简单，但却很有意义――涉及到岩石吸收二氧化碳等事实――在地球远古时代也仍然适用。但对于普通人来说，这一切都不是那么显而易见的，对此他们也不会感兴趣。就像你去超市，对收银员大谈古生代、放射性或消失的远古巨型动物之类，你会被当作疯子给“护送”出去。
要理解地质时间并不是一件容易的事情。海边悬崖显露出的一层层由砂岩、泥岩层等构成的岩层，即使你没有上过地质课，也知道这些岩层的形成是因为水的作用，很可能与附近的海洋有关。从分层复杂的岩层来看，海平面曾多次发生升降，根据悬崖侵蚀率可估计出岩石的最低年龄，侵蚀率每年大约为1毫米。对于一些较坚硬的岩石，可能还更少些，人们据此来测算岩石的年龄。
尽管这种估算地质时期的方法相当粗略，但在当时是人们所能想到的最好方法。直到1960年代放射性年代测定法的开始普及，才使得一些地质学上的问题有了可信的解决办法，地质时期这一术语本身也只在100多年前才出现。
根据放射性年代测定，世界上最古老的岩石存在于冰川时代气候极冷之处，如格陵兰、加拿大北部和芬兰北部。在这些地区，一些最原始的岩石暴露在外（比其他地区早40亿年），其年龄与月球岩石和陨石的年代相吻合，意味着它们与地球同时诞生。
在漫长的地质时期内，大陆时升时降，其升降范围甚至超过了海洋的深度。之所以知道这一点，因为在某些地区的沉积岩厚度超过了4公里。达尔文曾说，英国所有的沉积岩地层如果堆积起来，总厚度将达22公里。当时人们不清楚如何来解释这一事实，因为没有人能够直接穿过所有地质层，也没有人确切知道海洋有多深。
如今，人们对海洋已经进行了大量的勘察，一些深海石油钻探技术经常发现一些10～15公里厚的水成岩。最典型的例子是美国的大峡谷，其岩层厚度达10公里，其中还掺有植物化石层――大峡谷的岩层还表明，地质活动的隆起和沉降是交替发生的。
地质层的变化还告诉我们，在漫长的地质时期里，地球上水的总量并没有显著的变化，海平面上升和下降是极地冰盖和洋盆体积变化的结果。由此可见，海平面的变化是一个复杂而有趣的过程，但与如今的海平面相比较，上下从未超过200米。
大冰川事件：人类未对气候产生影响
大冰川事件显示，人类未对气候变化产生影响
在过去的百万年里，由于冰川作用的结果，海平面上升和下降显得特别活跃。我们知道，这些是因为海洋沉积物中氧的同位素比值随海洋深度而发生变化――通过沉积岩中氧的同位素比值，可间接测出这一时期被封存于冰川中的水量。海洋沉积层记录了地球历史上的九大冰川事件，每次都令海平面下降50米以上，然后又突然恢复到了目前的海平面水平。其中至少有四次冰川事件令海平面下降了100多米，包括最近的一次冰川事件中，海平面下降了120米。
大冰川地质时期的气候变化以每10万年时间间隔，经过持续而缓慢的冰冻期之后，气候突然变暖，这与当前的地球气候变化模式十分相似。我们通过对极地积冰的研究了解到，积冰中的化学记录与岩石沉积层中的记录相吻合；还可根据这些记录跟踪地球在太阳和月球的引力影响下，发生的以2.4万年为周期的地轴变动情况（这种变动在冰层中留下了精确的数据）。
根据对冰川撤退时留下的木片碎屑的放射性年代测量，地球最近一次的冰川融化发生在1.5万年前――在1万的时间里，海平面每年上升1厘米以上，然后突然停止――当时冰川融化所需的热量是如今能量消耗的10倍，融化的冰雪相当于两条亚马逊河的水量。
大冰川事件不是自然气候变化的唯一例子。600万年前，地中海曾经干涸；9000万年前，鳄鱼和海龟曾活跃在北极圈内；1.5亿年前，海洋曾淹没北美中部地区；3亿年前，欧洲北部干涸成为一片沙漠，煤在南极洲形成。在大规模的冰川事件发生前，还有过大约30次规模较小的冰川事件，时间间隔在100万年～200万年之间。
没有人知道为什么在地球远古的过去会发生这一系列剧烈的气候变化，一些普遍流行的推测理论包括：其他行星对地球轨道的影响、海洋洋流、冰雪的热反射力、大陆漂移、彗星、大洪水、火山爆发以及太阳辐射等的影响。尽管所有的这些推测都未得到可靠的科学证实，但可以肯定的是，所有这些变化都没有人类的参与。在地球多次冰川时期，地球上没有足够多的人口对地球气候产生影响；在冰川事件发生之前，地球上也没有足够多的人对地球气候产生影响。
迄今我们所掌握的地质记录表明，地球气候变化问题远比能源问题更为重要。能源获得是一个工程学上的问题，可能会随着时间的推移变得越来越难以解决。而气候则在一个较长的地质时期内产生变化，是地球在一定周期内自行反复发生的变化，这种变化是不需要任何人的允许，也不需要任何的解释。如果地球一旦“决定”要做什么，人类文明也许根本无法阻止，更别说人类要为地球气候变化承担责任。
假如地球“决定”要将加拿大冰冻起来，你除了卖掉房产离开那里，很难想像还能做些什么。如果地球“决定”要将格陵兰岛融化，你能做的也只是将全部财产转移后离开那里。地球地质记录向我们表明，在我们关注能源的未来时，不必对气候变化过多担忧，并非它不重要，而是对地球气候变化的掌控超越了人类力量之所及。
资料来源 American Scholar
责任编辑 则 鸣
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本文作者罗伯特·B·劳克林（Robert B. Laughlin）在斯坦福大学教授物理，1998年诺贝尔物理学奖获得者，本文改编自他将于明年出版的《化石燃料的未来》一书。