如果我们不是地球上第一个工业文明，我们会知道吗？

志留纪人是一种类似蜥蜴的生物，曾出现在狂热的科幻电视剧“神秘博士”(Dr.Who)中。他们在大约4.5亿年前就获得了工业专业知识，远远早于人类在地球上的进化。

当然，志留纪人是虚构的。但高级史前生命的概念是一个耐人寻味的概念，并提出了各种有趣的问题。其中最重要的一点是：如果工业文明在过去就存在了，它会留下什么痕迹？

今天，我们得到了答案，感谢纽约市NASA戈达德太空研究所的加文·施密特和罗切斯特大学的亚当·弗兰克。这些人对工业文明可能先于人类的观点有一个名字：志留纪假说。他们研究我们自己的文明可能会留下的签名，并询问从现在起数百万年后它是否会被检测到。他们的结论是，我们对地球可能产生的影响将是显而易见的，但在某些方面很难将其与地质记录中的其他各种事件区分开来。

他们的工作对我们应该如何研究地球以及我们对它的影响有一些有趣的启示。这项研究还应该帮助天体生物学家决定在宇宙的其他地方寻找什么。

施密特和弗兰克首先阐述了我们对古代地球知之甚少。地球表面最古老的部分是以色列南部的内盖夫沙漠，它有180万年的历史。较老的表面只存在于裸露区域或由于采矿和钻井操作而存在。考虑到这些限制，智人活动的证据可以追溯到大约250万年前-从地质学的角度来看并不算太远。

洋底也相对年轻，因为洋壳不断地被循环利用。因此，所有的海洋沉积物都追溯到侏罗纪时期，因此不到1.7亿年。

施密特和弗兰克说，在任何情况下，变成化石的那部分生命都是很小的。恐龙在地球上漫游了大约1.8亿年，然而现在只有几千个接近完整的标本存在。现代人只存在了几万年。施密特和弗兰克说：“(到目前为止)像智人这样短命的物种可能根本没有出现在现有的化石记录中。”

人工制品呢-道路、建筑物、烘豆罐和硅片？它们也不太可能存活很久，或者即使它们存活了，也不太可能被发现。“目前的城市化面积还不到地球表面的1%，”研究人员指出。

他们说：“我们的结论是，对于存在于大约400万年前的潜在文明来说，通过物体或其人口的化石样本找到它们存在的直接证据的机会很小。”

施密特和弗兰克对工业社会感兴趣，他们将工业社会定义为那些有能力从环境中提取能源的社会。根据这个定义，人类已经工业化了大约300年。施密特和弗兰克说：“自18世纪中叶以来，人类通过燃烧煤炭、石油和天然气已经释放了超过0.5万亿吨的化石碳。”

这对地球产生了重大影响。因为所有这些碳最初都是生物的，所以它所含的碳-13比更大的无机碳池要少得多。因此，释放它会改变C-13和C-12的比例，这一特征应该在地质记录中可见。

这种碳释放引起的温度升高约为1°C，这也应该有一个明显的特征：它改变了碳酸盐中氧-18的同位素比率。农业和化肥中的氮循环也正在改变氮的同位素特征。

农业和森林砍伐都增加了土壤侵蚀，全球变暖导致的降雨量增加也是如此。因此，海洋沉积物也应该发生变化，这要归功于被侵蚀的土壤被冲进大海。

最重要的是，由于采矿活动，铅、铬、铼、铂和黄金等金属的使用量有所增加。据推测，这些垃圾将以比工业化之前更快的速度涌入海洋。

人类也在改变化石记录。老鼠等小动物的数量普遍增加。这应该是值得注意的，其他物种灭绝速度的增加也是如此。施密特和弗兰克说：“上一次冰河时代末期发生的大型哺乳动物灭绝也将与人类世的开始有关。”

然后是我们生产的化学品。人类向环境中排放了大量的合成氯化化合物，同时也释放了大量的塑料。目前还不清楚这些化学物质或它们的子产品能被检测到多长时间。

甚至有可能会有核签名，可能来自一场文明终结的战争。奇怪的是，从地质学的角度来看，这样的战争的影响可能不会持续很长时间。这些元素中的大多数的半衰期太短了，在这个时间尺度上是不相关的。

两个可能的例外是半衰期为8080万年的钚-244和半衰期为1500万年的钚-247。研究人员说：“如果(这些)是足够数量的，比如说，作为核武器交换的结果，那么在相关时间段的很大一部分时间内，[这些]都是可以检测到的。”

施密特和弗兰克斯的结论是，人类的存在应该在地质记录中可见。他们说：“海洋沉积物中的人类世地层将是突变的和多元的，由多个地球化学指标、生物标志物、元素组成和矿物学中似乎同时出现的特定峰组成。”

但是，此签名可能不是唯一的。研究人员已经在地质记录中确定了许多事件，它们看起来与人类正在产生的影响相似(见图表)。例如，大约5600万年前，碳和氧同位素水平发生了突然的全球变化，这一事件被称为古新世-始新世热峰。

与此同时，在20万年左右的时间里，碳水平大幅上升，气温上升了5至7摄氏度，这在地质学上只是一个喷嚏。

没有人知道是什么导致了这一事件，但有一种观点认为，在这个时候，北大西洋的火成岩膨胀成了有机沉积物，将其加热并释放出碳。这个北大西洋火成岩省后来成为冰岛和相关的陆块。

这并不是地质特征中唯一无法解释的变化。温度、碳沉积、海洋盐度等方面的许多其他变化都在等待解释。施密特和弗兰克说：“毫无疑问，地质记录中以前的突然事件和即将到来的地质记录中可能出现的人类世特征之间存在相似之处。”

当然，这些事件都不表明存在更早的工业文明。施密特和弗兰克说：“不能仅仅因为没有其他有效的想法出现，就认为志留纪假设是可能的。”他们热衷于阻止不受限制的猜测。

然而，他们的工作提出了一些耐人寻味的问题，并指出了进一步研究合成化合物在环境中能存活多久的价值。施密特和弗兰克说：“我们建议对海洋沉积物环境中独特的工业副产品的持久性进行进一步的合成和研究。”他们补充说：“是否有其他种类的化合物会在数百万年的时间尺度上在沉积物地球化学中留下独特的痕迹？”

那是写在一篇有趣的报纸上的有趣的工作。它探索了一种不同寻常的想法，有可能改变我们对人类的看法，并将我们的影响放在更广阔的视角中。它也为天体生物学家研究其他行星提供了背景。

火星曾经更潮湿、更温暖。如果它曾经是一个工业社会的所在地，这篇论文绘制了一些可能出现在那里的地质记录中的签名。金星也再次变得更加热情好客。然后是木卫二的海洋，最终是围绕其他恒星的行星。

然而，我们的工业文明可能在宇宙中是独一无二的。但更令人兴奋的是，它可能只是众多，或许数百万个其他物种中的一个。施密特和弗兰克已经为找到他们制定了一些基础工作。

参考文献：arxiv.org/abs/1804.03748：志留纪假说：有可能在地质记录中检测到工业文明吗？