行星成分的物理形成似乎要經歷三個階段。每個階段都會出現一種新的力量,塑造星球上的大部分礦物。這三種力量分別是:物理過程、生命以及心智。
物理現象對於礦物的影響顯而易見。直到最近,物理過程都被視作地質學中唯一的力。化學反應、熱、侵蝕、巨大的重量和壓力,以及偶爾出現的原子力,一起創造並重塑了地球上的岩石。還將出現些什麼新的力量嗎?
最近的研究表明,生命這種搖擺不定、難以捉摸的東西,直接或間接地影響了地球上現存的大多數礦物。生命改變了大氣和地下的化學環境,大量生命的出現為新的岩石類型,如頁岩和石灰岩,創造了成分;並間接改變了氣候、風化作用和侵蝕作用,這些現象和過程生成了數千種新的礦物。蓋亞假說 最堅定的支持者認為,生命使地球的化學成分處於一種持續失衡的狀態,生命對地球成分的影響就像一個特別的標記,即便在百萬英里之遙也能被探測到。
隨著人類心智的增強以及科技的廣泛興起,第三個地質時代正在來臨:人類世 。從地質學角度來說,人類世還未完全誕生,它從開始存在至今不過數百年,現在更像是受孕的那一刻。但即便是在這短暫的一瞬(地質年代時間軸上),我們也可以看到,技術如何大大地改變了地球。四處蔓延的城市覆蓋了數萬平方公里的大地。人類在地球上開採出大量礦物,建造出了每一座城市。這些龐然大物里的所有金屬、磚頭、玻璃和石頭,都是人類心智和大地的創造結晶。而這些經過改造的礦物,總有一天將會回歸大地,重新變成新的礦物。
英國萊斯特大學的地質學家簡·扎拉斯維奇(Jan Zalasiewicz)出版了一本新書《人類之後的地球:我們會在岩石中留下什麼?》(The Earth After Us: What Legacy Will Humans Leave in the Rocks?)。這本書對城市以及技術的產物如何變成化石做了分類說明,是個很棒的情景演習。他在書中描繪了人類科技文明主要組成部分可能的地質路徑。
人類用磚塊、玻璃、混凝土、夯土、石塊以及一些金屬骨架,在廣袤大地上建起了城市和郊區的主體結構。這些材料都有類似的天然物質。磚塊是耐火粘土,天然耐火粘土常常以泥岩(被岩漿烘烤過的粘土)的形式存在。混凝土由砂石和石灰石膠結而成,自然界中也存在這種混合物。玻璃是黑曜石。有時候,純金屬會以天然礦塊的形式出現。地質學家能夠了解這些天然礦物在數百萬年的時間中如何老化。而扎拉斯維奇認為,人類的建築材料也會出現類似的老化。
磚塊在燒制過程中會失去水分。但是在壘成牆後,磚塊暴露在環境中,就會吸收水分並膨脹。膨脹比例還不及1%,但是隨著時間的推移,膨脹的作用有時足以使牆面破裂,尤其是如果修建過程中使用堅硬的水泥砂漿刷牆,而不是柔韌的石灰砂漿,後者能更好地承受膨脹壓力。儘管膨脹的速率會逐漸減緩,但膨脹能持續數千年,這個現象在羅馬時期的磚塊上就已發現。不過,一旦進入填埋層並一直浸泡在水中,城市地層的磚塊就會膨脹到其所能達到的極限,而膨脹帶來的壓力可能會使許多磚塊破裂。
很多磚塊呈紅色,這是燒制過程中被氧化的結果。在長期掩埋之後,應該會發生相反的反應,化石磚塊變成原始材料的灰色和藍色。如果被埋得更深,磚塊里微小的高活性粘土礦物薄片就會改變結構,再結晶,並最終變成另一種不同的粘土礦物晶體,體積更大(但仍然微小)。如果溫度更高,這些粘土晶體會開始變成雲母。不過最終,這些磚塊化石及其周遭的混凝土碎片應該仍然能看出是人工製品。
遺憾的是,這些設想都沒有經過驗證。我曾有機會同扎拉斯維奇交談,並驚訝地從他那裡得知,人為將現代材料加速轉變成化石的研究極少。沒有人嘗試將建築瓦礫、塑料水瓶和汽車廢棄零部件變成化石。事實上,也很少有人會去嘗試重現天然材料加速變成化石的過程。
我們都知道,氧氣、水和風化作用非常具有侵蝕性,能將一切事物化為最基礎、穩定的惰性材料。
在金屬中,銅和鋅比鉛更可溶、更活潑。因此,在變成化石的過程中,電線可能完全消失,而鉛管仍在。
最精密的科技材料不可能倖免於變成化石的命運,除非它們以負形存在。初始的材料將會消失、溶解或腐爛,而在硬化的岩石內部,將會填充進新溶解礦物,後者會硬化成為一個替代化石。但新材料存在時間不長,人造景觀所使用的材料大多是地質年代久遠的古老材料。
一個人的一生平均會使用500噸砂石、石灰石、磚瓦粘土和瀝青,至少在發達國家是如此。我們用這些東西修路建房,打地基,建造學校、醫院、餐館和多劇場影院。由於新房子往往建在舊房子的瓦礫上,經過數代人和幾個世紀的時間,這些建築材料再加上鋼鐵、銅和塑料,會堆疊成大量的物質材料。在市區,幾個世紀的建築瓦礫形成了一個巨大的地質礦床。在地質圖上,這通常被稱為「填築地」。出於敘述的需要,我們就稱之為城市地層。在歷史悠久、建設完善的城市,城市地層可能厚達數十米;在新奧爾良這樣的城市,摩天大樓能夠如此安然地高聳著,是因為地基的存在,高層建築的地基已經在地下形成了一片倒置的混凝土森林。
人類拆掉舊建築,在廢墟上重建新建築,這個過程造成了瓦礫的堆疊;因此,古城的考古遺址都高於周圍的地面,而上層的瓦礫是雜亂的。真正的格局如下所述:
新奧爾良摩天大樓下倒轉的混凝土和鋼鐵尖塔正慢慢沉入墨西哥灣。作為半個大陸的碎屑,它們被衝上密西西比三角洲的地表,擠壓易受外力改變的地殼。水管、電路、天然氣管道、污水管道、光纜、地鐵、地下停車場,以及核輻射掩蔽所,在混凝土地層的頂部蜿蜒交錯。人類帝國的這些廢棄建築地基進入填埋層後,就會開始變成城市地層。在更遙遠的未來,未來的人類或其他智能生命或許能發現、分析並探索城市地層,並為之驚嘆不已。
並不是所有城市都將變成化石,正如並非所有死亡的動物都會成為化石一樣。化石的形成需要合適的條件。
哪座城市能變成化石呢?可能是新奧爾良、海防(越南),或上海,也可能是阿姆斯特丹、威尼斯、哈科特港(奈及利亞),或達卡(孟加拉)。坐落在沿海平原、河泛平原和河口的城市和超大城市很多,這裡只列出了其中一部分。這些城市紮根在三角洲沉積物上,這些沉積物的重量就像一個下行的地殼扶梯,帶著這些城市下沉。這些城市都剛好與海平面齊平,或略微高出;有些城市甚至在海平面以下,依靠護岸海堤牆才未被淹沒。因此,海平面即便微微上升,都會讓這些城市面臨被淹沒的危險。一旦被淹沒,這些城市就從侵蝕層進入了沉積層,就像被放進了泡菜缸一樣。
另一些城市位於更高的侵蝕層,或位於地殼隆起的前緣,如舊金山,它們就逃不過億萬年的侵蝕,不會成為化石。城市化石化的時候,科技更偶爾能夠得以保存,就像我們有時或許能找到嬌嫩花朵的化石一樣。iPhone和碳纖維滑雪板或許也能保存到下一個地質代?少數東西有可能進入下一個地質代 ,不過它們會發生巨大的變化。
一粒花粉如果被越埋越深,它就會從最初的蒼白半透明,逐漸變暗,先是稻草黃,然後變成橙色,再是褐色,最終變成黑色不透明的石墨化碳外殼。這種顏色變化是可預見的,現代古生物學家和石油地質學家就將這種規律作為地層的古溫度計,由此得知化石經過了多少掩埋,經歷了多高的溫度。今後數百萬年中,至少一些人造塑料製品應該會經歷類似的顏色轉變,被地層包裹的塑料杯和洗髮水瓶將永遠不復其最初的透明模樣。這種顏色轉變的現象非常有用,它也是另一種轉變的主要線索:地下石油的生成。
那麼,什麼東西和聚苯乙烯杯(塑料杯)化石最接近呢?或許是一些海洋無脊椎動物有機骨架內的長鏈有機分子。
我們或許能夠預見到,城市地層中會形成各種塑料管和塑料瓶化石,從淺黃色到棕色再到黑色,顏色各異,這取決於它們被掩埋的深度。其他塑料或許會在高溫和高壓下徹底分解成分子,這些分子會在岩層內遊走,直到被困在某些無法穿透的岩層中,成為新形成的石油和天然氣儲備的一小部分。
隨著時間的推移,人造玻璃可能同樣會發生變化,失去其透明度。一億年後,果醬瓶、牛奶瓶以及窗戶碎片,幾乎都會變成不透明的乳白色物質。
許多化石殘骸實質上是新的物質填滿原始物件所形成的空間。可以想像,隨著被沉積物掩埋並受到數千英尺厚新岩石的擠壓,科技物品也會經歷一個類似的鑄型過程 。奇妙的是,它們不一定會被擠壓變形。
不論是哪個時期,在掩埋地層中,這種擠壓強度的差異都很常見。被泥漿包裹著的流沙或沙丘,很大程度上會保