如果地球沒有生命

鄧雪梅/編譯

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如果地球沒有生命

鄧雪梅/編譯

●生命對(duì)于地球有著你想象不到的巨大的影響。如果地球上所有生命全部消失的話，那么，無生命的地球則會(huì)呈現(xiàn)出另外一幅截然不同的景像：更加炙熱、山崖陡峭、紫外線輻射和極端降雨增強(qiáng)。

世界末日可能伴隨著一聲巨響來臨——這聲巨響來自于地球附近一顆超新星爆炸致使地球籠罩在一片致命的伽馬射線中；世界末日又或會(huì)伴隨著一聲嗚咽而至——一種超級(jí)病毒將地球上所有生命細(xì)胞滅殺致死。兩種情況或許根本不會(huì)發(fā)生。然而，我們換種角度來思考這樣一個(gè)有趣的問題：如果明天地球上的所有生命全部消失將會(huì)是怎樣一個(gè)場景？

超出你想象的是，生命對(duì)于地球有著你想象不到的巨大影響，從氣候和大氣化學(xué)到地形地貌，甚至板塊構(gòu)造這些看似無生命的過程中，生物體都起到了主要作用。

“生命跡象已經(jīng)無處不在——它們真的改變了整個(gè)地球，”加拿大維多利亞大學(xué)的地球系統(tǒng)科學(xué)家科林·戈德布拉特（Colin Goldblatt）說，“如果你把生命從地球拿走，那么地球上的一切都會(huì)發(fā)生改變。”

僅僅是個(gè)開始

如果只是為了好玩，讓我們假設(shè)最壞的事情已經(jīng)發(fā)生，并且地球上的一切生命全部消失：動(dòng)物、植物、海洋中的藻類，甚至是細(xì)菌。那隨后又會(huì)發(fā)生什么呢（見表）？

實(shí)際上看似不會(huì)發(fā)生什么：不會(huì)出現(xiàn)因細(xì)菌和真菌引起的死亡機(jī)體的快速腐爛。但這種腐爛仍然會(huì)發(fā)生，只不過有機(jī)分子同氧反應(yīng)進(jìn)行的非常之緩慢，如同木乃伊一樣，大部分死亡機(jī)體會(huì)在雷電引發(fā)的火災(zāi)中被焚燒。

生命消失后的首個(gè)效應(yīng)便是氣候的干燥和炎熱加速，特別是內(nèi)陸地區(qū)。森林和草原過去猶如一臺(tái)巨大的水泵，把土壤中的水分釋放到空氣中。由于沒有了森林和植物，就如同關(guān)閉了水泵，降雨也因此開始變少，一個(gè)干燥的世界將很快變得炎熱。美國卡內(nèi)基科學(xué)研究所的氣候科學(xué)家肯·卡爾戴拉（Ken Caldeira）說：“我猜想這會(huì)使得地球溫度上升幾度。”

德國馬普研究所的地球科學(xué)家阿克塞爾·克萊多（Axel Kleidon）認(rèn)為，這種效應(yīng)在世界上一些地區(qū)會(huì)加強(qiáng)。例如，亞馬遜河流域很大程度上取決于植物釋放的水分帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕涤?。如果沒有植物，該地區(qū)可能會(huì)迅速升溫——高達(dá)8攝氏度。

隨著歲月的流逝，整個(gè)地球因大氣中二氧化碳的匯集而繼續(xù)升溫——這主要緣于海洋中不再有任何浮游生物的碳儲(chǔ)存行為，即這些浮游生物死亡后將碳一并帶入海底。由于“生物碳泵”的嘎然而止，海水表層的碳含量與海水深處相差無幾，致使部分二氧化碳進(jìn)入大氣層。結(jié)果是，在短短20年時(shí)間里，大氣中二氧化碳的含量增加三倍——這足以把全球平均氣溫提高大約5攝氏度。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家詹姆斯·卡斯廷（James Kasting）如是說。

浮游生物的另一好處是，它們向大氣中釋放出大量被稱為二甲基硫的化合物。卡爾戴拉說，這些化合物有助于水汽凝結(jié)成云層——特別是散發(fā)地球表面熱量的低密度云層的形成。如果沒有這些浮游生物，天空中將會(huì)出現(xiàn)大片呈暗色、吸收更多熱量的云滴。短則幾年，多則幾十年，會(huì)致使氣候溫度再增加2攝氏度，足以加快極地冰蓋的融化速度。

隨著全球氣候溫度的上升，更多的水從海洋中被蒸發(fā)掉，隨之而來是更多的降雨。這些額外雨水的絕大部分可能會(huì)集中在赤道地區(qū)——受這一區(qū)域風(fēng)力影響導(dǎo)致的空氣對(duì)流上升，遇冷凝結(jié)而形成降水。潮濕的地方會(huì)變得更加潮濕，而沙漠地區(qū)很可能變得更加干燥。

土壤開始剝離

美國伯克利加州大學(xué)的地貌學(xué)家威廉·迪特里希（William Dietrich）認(rèn)為，隨著這一切的發(fā)生，土壤將逐漸從地球上剝離——沒有植物根莖的固定，土壤會(huì)被沖走。在山地環(huán)境中這可能需要幾個(gè)世紀(jì)，相對(duì)平坦地貌可能需要更長的時(shí)間，比如在亞馬遜河流域，可能需要幾萬年的時(shí)間。而所有被沖刷的土壤大部分將流向海洋、三角洲地區(qū)以及河口扇形地。

當(dāng)植物消失以后，河流也隨之發(fā)生變化。就如同我們?cè)谏衬谢虮_下看到過的辮狀地貌一樣，河流將開始自由穿越堤岸，由原先單一的河流逐漸轉(zhuǎn)化成縱橫交錯(cuò)的支流。美國華盛頓大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家彼得·沃德（Peter Ward）說。事實(shí)上，在大約2.5億年前的二疊紀(jì)物種大滅絕期間，河流突然從蜿蜒狀變?yōu)榱宿p狀河，這在地球上已有見證。

由于土壤的消失，地球也將逐漸變成沙地。目前隨處可見的細(xì)粘土很大程度上是蠕蟲和其他有機(jī)體分解土壤后的副產(chǎn)品。如果沒有這些有機(jī)體，基巖的分解機(jī)制——解凍、開裂和風(fēng)蝕——將會(huì)消失，碎片瓦礫也越發(fā)粗糙。

這看似很小的變化，如果長達(dá)幾十萬年之久，最顯著的影響是改變了大自然的容貌——隨著時(shí)間的推移，河流或溪流中將出現(xiàn)更多的粗糙碎石沉積物，這些水道朝向海洋剪切出一條陡峭的路徑，山谷斜坡也隨之變得更陡峭。美國科羅拉多大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家彼得·莫爾納（Peter Molnar）說：“很容易想象，你會(huì)看到一個(gè)更加參差不齊的自然風(fēng)光。”

河流切割進(jìn)一步加大了徑流模式的改變。美國麻省理工學(xué)院的地貌學(xué)家泰勒·佩龍（Taylor Perron）認(rèn)為，盡管內(nèi)陸地區(qū)雨雪較少，但土壤流失則意味著任何水分都難以保存，加之暴雨形成的山洪，把一些地方的基巖沖涮得更加陡峭。即使這些洪流攜帶較少的水量。

盡管這些變化比較微妙，但通過比對(duì)火星表面的照片，迪特里希認(rèn)為行星上沒有生命毫不奇怪?！翱纯催@些照片，你想象亞利桑那州、新墨西哥州，那里也有大量的巖石和很少的土壤。但你并不會(huì)覺得這是一顆外星球?！?/p>

除非你檢查溫度計(jì)，因?yàn)殡S著侵蝕形成的沉積粒子的增加會(huì)降低化學(xué)風(fēng)化的巖石比率而出乎意料地改變地球氣候——地球氣候控制的一個(gè)關(guān)鍵因素——即硅酸鹽巖石和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)并形成碳酸化合物，最終，這些碳酸鹽流入海底，碳被鎖藏在石灰石中。由于微生物能把基巖分解成細(xì)微顆粒，在增加巖石表面積的同時(shí)加速了化學(xué)風(fēng)化。

二氧化碳劇增

隨著化學(xué)風(fēng)化的減弱，大氣中二氧化碳水平會(huì)上升，直到風(fēng)化率再次達(dá)到平衡。美國霍華德大學(xué)的生物地球化學(xué)家大衛(wèi)·施瓦茨曼（David Schwartzman）估計(jì)，二氧化碳水平在一百萬年左右時(shí)間內(nèi)會(huì)不斷增加，未來平均溫度會(huì)由目前的14攝氏度升高到50甚至60攝氏度。

與此同時(shí)，氧氣會(huì)逐漸消失。早期地球幾乎沒有分子氧，30億-26億年前，在光合作用下，氧氣才開始慢慢在大氣中聚集。美國華盛頓大學(xué)的行星科學(xué)家大衛(wèi)·卡特林（David Catling）認(rèn)為，在生命消失以后，氧氣也會(huì)慢慢消失。估計(jì)在1 000萬年后，大氣中的氧氣含量不足現(xiàn)在的1%。

然而，過少的氧氣不足以維持臭氧層。如果地球失去了這個(gè)保護(hù)層，其表面將要承受紫外線的直接輻射?？ㄌ亓终f：“在1 000萬-2 000萬年后，紫外線慢慢開始對(duì)地球表面產(chǎn)生破壞。”

氧氣的逐漸耗竭使地球成為一個(gè)黃褐色的星球，富含鐵的巖石也不再呈現(xiàn)出偏紅色。卡斯廷說：“這些巖石的表面將變成灰褐色?！倍诘脱醐h(huán)境中形成的黃鐵礦、鈾礦等發(fā)光金屬將不斷形成（這在早期地球中常見）?？柎骼f：“我猜測(cè)，如果你殺死所有生命并坐等1億年，那時(shí)的地球看起來像是一顆從來沒有過生命痕跡的行星?！?/p>

然而，與其他無生命星球不同的是，在地球存在之初，太陽約有30%的暗淡光芒，隨后亮度逐漸開始提高，包括大氣中二氧化碳豐度也在增加，這些都是早期地球避免凍結(jié)的因素。在太陽逐漸炙熱的當(dāng)下，二氧化碳很可能會(huì)將地球推向一個(gè)更加極端的狀態(tài)。

地殼運(yùn)動(dòng)減緩

事實(shí)上，戈德布拉特認(rèn)為生命消失會(huì)徹底打亂氣候的平衡。一些模型表明，如果氣溫上升足夠高時(shí)，大氣中增加的濕度可能引發(fā)溫室效應(yīng)失控，即溫度越高會(huì)導(dǎo)致更多的水氣——一種強(qiáng)效的溫室氣體——繼而形成惡性循環(huán)并進(jìn)一步升溫。他說：“今天的地球可能就處于這個(gè)臨界值附近?！?/p>

戈德布拉特強(qiáng)調(diào)，人類誕生至今已經(jīng)有數(shù)百萬年了，事實(shí)上我們?nèi)祟惪赡芤呀?jīng)開始進(jìn)入一個(gè)失控的溫室效應(yīng)中。“在未來極端情況下，氣溫的升高足以蒸發(fā)掉海洋，地球最終的表面溫度將會(huì)超過1 000攝氏度。金星就是未來無生命地球的現(xiàn)成模板?！?/p>

其他科學(xué)家則不這么悲觀——如果這是在推測(cè)未來幾十億年后的事件或許是對(duì)的。英國?？巳卮髮W(xué)的氣候模型專家彼得·考克斯（Peter Cox）認(rèn)為，金星之所以成為一個(gè)溫室，很可能是其板塊構(gòu)造在演化早期便停止了。而地球的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)依然是活躍的，將繼續(xù)通過俯沖的地殼板塊運(yùn)動(dòng)來“掩埋”大氣中過多的二氧化碳，有可能避免一場失控的溫室效應(yīng)。

然而，在沒有生命的世界中地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可能會(huì)減緩。美國斯坦福大學(xué)的地球物理學(xué)家諾姆·斯利普（Norm Sleep）認(rèn)為，沒有生命，就不會(huì)有粘土沉積物。而粘土沉積物在俯沖帶中起著潤滑劑作用，沒有這些，可能足以減緩甚至停止地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，盡管無生命地球的預(yù)測(cè)似乎并不令人鼓舞。但是沒有生命，地球完全是另外一幅不同的場景：更加炙熱、陡峭、紫外線輻射和極端降雨，完全無法居住。當(dāng)然，除非奇跡發(fā)生。事實(shí)上，一顆嶄新無生命的地球——一個(gè)重新開始的場所——最終可能是一種未來新奇生命誕生的最佳場所。

[資料來源：New Scientist][責(zé)任編輯：則鳴]