二氧化碳其實正在喪失 未來的地球會變怎樣?

書摘

作者簡介

彼得‧博恩藍 Peter Brannen

科學記者。作品涵蓋古生物、古氣候、海洋生物,到科學哲學。作品見於《連線》、《紐約時報》、《萬古》雜誌、《華盛頓郵報》、《大西洋》等媒體。畢業於波士頓學院,2015年美國杜克大學演化綜合研究中心駐所記者,獲2011年霍爾海洋學研究所海洋科學新聞獎助。現居波士頓。本書為他的第一本著作。

審訂者簡介

台灣首席恐龍專家 程延年

美國德州大學(達拉斯分校)博士,曾任職於臺中國立自然科學博物館、曾擔任國立成功大學地球科學研究所合聘教授。專長是化石生物學與演化生物學。論文分別發表於 《自然》、《科學》等期刊。

自然科學博物館助理研究員 單希瑛

臺灣大學地質學研究所畢業,現任國立自然科學博物館地質學組古生物學門助理研究員。目前致力於新生代鱷類化石之研究,於國際學術期刊發表命名及多篇鱷類新屬種論文。

譯者簡介

張毅瑄

台大化學系、台大歷史研究所畢業,目前專職從事書籍翻譯,譯有《非凡物種》《哺乳動物們:英國博物學家的自然觀察筆記》等。

距今八億年後

泥土竟能有此記憶!
其他各種有趣的坐起來的泥土,我竟能遇見!
—─馮內果,1963 年。

現在我們躍入遙遠未來;正如第一章做過的那個腳步比喻,說人類全部歷史只需數十步就能走完,我們已經又開始在時間中前行數百英里,也就是數億年的歲月。人類造成的亂七八糟氣候、機械中所藏的人類不凡才華,以及我們文明的一切產物在那顆行星上都毫無價值。各大陸被重新安排,整片海洋消失、整片海洋出現,連星座都變得雜亂無章鋪灑在天空。

地表只有些許幾處運氣夠好,能被沉積物覆蓋然後陷入地底,在那個遠離風蝕的地方靜待歲月流過,且未受板塊運動影響。這些是我們現代世界的殘片,這樣它們才有那萬分之一的機會能在岩石中留下痕跡,一直留存到地質時間上遠又遠的未來。

這算是個鼓舞人心的消息,但它們短期內能被保存下來的可能性並不樂觀;紐奧良坐落於逐漸沉降的沉積盆地最末端,這或許讓它成為全世界最有機會被長期保藏的一座城市。若是一億年後一位出自生命之樹某處的地質學家,在峽谷邊被壓平的層層岩層中發現了「新月之城」,就算這會變成化石紀錄中代表人類的唯一一個資料點,這也還不算是最壞的狀況。不過,縱使紐奧良法國區的「典藏廳」 能不負其名的被長遠典藏,我們這世界絕大部分都無法撐過歲月考驗。

從現在往後數億年,世界地圖會變得完全認不出來,就像那時徜徉山林、遨遊礁堡的那些生物一樣陌生。然而地球歷史某些情節將會重演,盤古大陸在這顆行星板塊構造史上或許是段有趣的時期,但它並非獨一無二。

分久必合、合久必分

科學家現在認為,過去數十億年悠遠歲月裡,曾有好幾座超級大陸聚合生成之後又分崩離析,它們為此事取了很有韋格納風格的名稱—超級大陸循環」。愈古老的超級大陸,名字聽起來愈像「變形金剛」老卡通裡跑出來的東西;有羅迪尼亞(Rodinia)、努那(Nuna), 以及超級古陸核瓦巴拉(Vaalbara)、蘇佩利亞(Superia)、斯卡拉維亞(Sclavia)。今天各大陸分散於地表各處,但它們在未來二億五千萬年後或許已經預定好要來場家族聚會。

超過二億年來,大西洋中洋脊都在把美洲與歐非兩洲推離開,但大西洋的命運大概會像它的祖先巨神海那樣無可挽回。就在當下,不論是在加勒比海邊緣、歐洲直布羅陀外海,或是南美洲福克蘭群島(Falklands)外洋處,大陸板塊都在這些地方的深海壕溝裡實行復仇,讓海洋板塊在隱沒帶被飢渴吞噬,把這幾座本為手足的大陸又拉向重逢之路。這些隱沒帶現在相對而言還算小,但它們將會逐漸擴張蔓延到整片大陸邊緣。

「只要事情變成那樣,隱沒帶就會開始把大西洋整個吞沒,」哈佛大學的麥當納這樣說。隱沒帶一旦開工就不可能停止,像是野狗在巷裡狼吞虎嚥人們吃剩的義大利麵。隱沒帶會不斷一口一口把海洋板塊嚼掉,直到與海洋另一端相思之人相會為止。

就像二疊紀的情況,我心愛的新英格蘭海岸或許又會變成距離海洋數百英里的乾旱荒野,被困於另一座超級大陸那了無生機的內陸裡頭。不過,這只是未來盤古大陸的一種可能而已。地球物理學家米契(Ross Mitchell)和他耶魯大學的同僚,預測各大陸仍會在數億年後聚頭,但地點改成北極。如果此事成真,乍聽之下這對複雜生命像是場毀滅性的災難,但誰又知道會發生什麼事呢。

或許,待等數億年後各大陸彼此愈靠愈近,火山島鏈會再度被推擠成便於風化的摩天峰嶺,這些山脈會吸收掉大氣裡的二氧化碳,為世界降下冰河與嚴寒的災罰。再過數億年後,這座超級大陸又開始四分五裂(過程中或許會先出現遍地裂谷湖,邀來奇特生物在岸邊居住),到時可能會發生另一場規模浩大的大陸玄武岩溢流給地球致命一擊,嚴重程度可與二疊紀末、三疊紀末與白堊紀末的噴發相比。

但是,在上述一切都還來不及成真前,說不定一片在太陽系裡四處漂流的無大氣的岩石大陸會先來干擾生命發展過程,像是無垠太空中一顆微塵與一顆砂礫的碰撞。

不論死神是以什麼姿態登場,這場天外來的襲擊將再次把地表全部奇特生物全部摧毀;不論演化的盲目軌跡如何塑造牠們,遙遠未來的悠長時光如何篩選牠們。屆時,複雜生命都還是岌岌可危。

地球其實正在喪失二氧化碳

以非常非常短程的時間來說,也就是未來幾百年之內,二氧化碳可能因為人類活動而衝上危險高峰,但從地質時間角度看來地球其實正在逐漸喪失二氧化碳。推動地球恆溫機制運作的風化作用會日漸增強,因為太陽在它身為一顆主序星(main sequence star)的生涯裡會不斷變得愈來愈亮。

「大氣中二氧化碳含量是靠著風化與從地裡釋放二氧化碳兩種作用來達到平衡,」芝加哥大學地球化學家亞徹在電話裡對我說:「但如果你固定其他變因,卻讓太陽變得更亮,那水循環就會加速;會有更大量的水沖刷過岩石表面,溶解更多岩石,於是更多二氧化碳就會以碳酸鈣的形態被載送到地裡去。」

在地球的一生中,當太陽日益明亮,背景風化速率就會變得更高;大氣二氧化碳含量從寒武紀前令人窒息的高點,穩定下降到今天像是冰期的最低點(此處同樣必須忽略人類短暫大量灌注二氧化碳的時期,這些二氧化碳很快就會被排出這個系統之外)。

今天這場人為的閃電排氣潮之後數百萬年,二氧化碳都會被清出大氣,以石灰岩的形式埋在海床裡,大氣二氧化碳含量會一直持續下降。最後,我們的冰期會宣告落幕,太陽變得更加光亮,而我們地表上這一層二氧化碳毯卻日益稀薄。這會造就一個奇怪的世界,氣溫很高,空氣裡卻沒多少二氧化碳;結果就是地球上不再有什麼地方能找到多少植物,動物也是一樣,因為這兩者全都依靠二氧化碳維生。

從恐龍時代至今,二氧化碳含量已經不斷下降,植物因此演化出新的光合作用途徑來適應這個低二氧化碳的新朝代,它們就是所謂的「四碳植物」(C4 plant),例如青草、灌木和仙人掌。接下來數億年裡,這些植物會慢慢掌握這炎熱潮濕、整體而言頗不適生存的世界之主宰權,同時許多種無法在缺碳大氣中進行光合作用的樹木和森林都會消失。

這顆行星將會長滿灌木,變得荒瘠,只剩一片土褐色;直到距今八億年後,那時二氧化碳含量將會降破10 ppm 的大關,光合作用再也無法發生,植物也就完全不能存活。植物死光之後,依靠它們取得食物和氧氣的動物也會很快跟進。這塊荒蕪大地上的河川會再次以寬闊、懶散、分支交叉的姿態流入大海,這是它們在被陸生植物局限於蜿蜒河道之前的模樣(也是它們在「大死亡」之後短暫呈現的樣子)。

高溫下的演化

就算萬物續命所需的碳循環沒有逐漸消失,大約同一時期氣溫也會變得熱到令人難以承受,就連兩極都無法倖免,攝氏四十度的高溫與超級颶風,輪番肆虐幾近寸草不生的各大陸,還剩下的那些生物只好躲在洞裡休眠,度過南極與北極長達數月的炎熱季節(至於熱帶就別提了,那兒早已成為不可言喻的地獄景象,遭到所有生命捨棄)。

或許這些極地動物有的還會像異齒龍那樣,在背上長出背帆來散熱。然而,這次和史上最糟糕的生物大滅絕都不一樣,災難不會過去,生物不會有喘息時間。隨著太陽愈來愈明亮,氣溫只會持續變得更熱,植物會一直消失,二氧化碳與氧氣都會漸漸流失,蛋白質會拆解開來,粒線體會分解,但空氣中只會更加吹起焚風。這就是地球最末一場生物大滅絕,到那時候,某一天之中的某一時刻,世間僅存的最後一隻動物也要死去。

等到複雜生命消逝很久很久以後,只有化石保存著關於牠們的記憶,而這些化石也將在孤寂山崖上漸被風蝕;在高達攝氏七十度的氣溫之下,就連單細胞真核生物都活不下去。曾在波茨坦氣候影響研究所(Potsdam Institute for Climate Impact Research)任職的已故地球化學家佛朗克(Siegfried Franck)著有一篇標題聳動的論文〈未來生物圈大滅絕的成因與時間測定〉(Causes and Timing of Future Biosphere Extinctions),裡面估計上述所有情況都會在距今十三億年之後發生。

動物昂首闊步於地球的日子逝去久遠之後,甚至是在真核微生物那精采萬分的縮影宇宙都消滅了之後,細菌還能在這顆行星上繼續居住幾億年,就像遠古初始的時候一樣。