盖娅假说的对立面——美狄亚假说
原文为《基督教科学箴言报》2010年2月刊登的一篇关于<The Medea Hypothesis: Is Life on Earth Ultimately Self-Destructive?>的书评,作者为 Moises Velasquez-Manoff
在古希腊神话里,盖娅是大地母亲女神,这个女神赐予了所有其他生物以生命。在20世纪60年代,英国科学家詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)第一次阐述了盖娅假说,假说认为每一个在地球上的生物都在相互协作,以保持环境条件达到一种均衡或内稳态,一种对于生命来说最优化的状态。
换句话说,有机生命在进行一种“地球工程”,虽然这个工程不是有意识开展的。
关于这个原理可以举一个例子:科学家认为,在年龄略多于45亿岁的地球上,生命就已经存在了大约37亿年。在生命存在期间,太阳光度增大了30%,但是地球温度却一直保持着相对稳定,起伏范围不超出一个相对狭窄的区间,从而使得水能以液态形式存在,这一点对于地球上的生命至关重要。
在太阳的能量输出越来越大的情况下,温度是如何维持的呢?其中一个解释是:年轻的地球有更多温室气体,但是随着太阳光度的增大,大气中这些保持热量的气体在逐渐减少。
这是因为生物这种以碳为基石的事物在吸走温室气体,并把它们封存起来。最终结果就是冷却趋势同太阳不断增长的功率完美平衡,这抵消了原本会出现的失控的暖化。
盖娅假说在起初引起了许多争议,但是洛夫洛克等人现在认为它已经是一个理论了(理论就是在“得证”的程度上更上一层楼的东西),它已经在诸如生态学这样的地球科学里获得了极大的影响力,更不用说在大众文化里的影响力了。
在公众的印象里,盖娅这个养育万物、关怀万物的母亲(地球)女神,本身都成了某种自不待言的东西。
但是现在,位于西雅图的华盛顿大学著名的古生物学家彼得·沃德(Peter Ward)提出了一个引人瞩目的对立假设,它也用了一个听起来同样享誉世界的希腊名称。
这个假说被称为“美狄亚假说”(Medea hypothesis),沃德博士的同名新书的副标题总结了它的思想:“地球上的生命终究是自我毁灭的吗?”
沃德对这个问题的回答正如你们猜测的那样——“是的”,地球上的生命仅凭其自身的本性,就会使适合地球生命存在的条件过早地终结。
在古希腊一则神话的某些版本里,阿尔戈英雄伊阿宋的妻子美狄亚同充满母性的盖娅构成了鲜明对比,美狄亚为了报复伊阿宋对其他人的迷恋,杀死了自己的孩子。
沃德的论点构成盖娅假说的对立面:等不到10亿年之后太阳膨胀为红巨星,把生物圈烤焦的时候,生命就已经导致了自身终结了。【注:文中太阳膨胀为红巨星的时间有误,学界公认太阳将在40-50亿年之后膨胀为红巨星。10亿年之后发生的事情不是太阳膨胀为红巨星,而是太阳光度继续增大,把宜居带推出地球轨道之外,将地球变成像现在的金星一样温度过高不能宜居的行星。】
这本书的大部分章节都在对盖娅假说赖以建立的根基进行系统化而又引人入胜的解构。首先是地球上发生的五次大灭绝,沃德认为,除了一次之外,全都有微生物的牵扯其中(那一次例外是6500万年前发生的白垩纪-古近纪大灭绝,是由陨星撞击引起的)。
更具概括性的论点是:在地球历史上反反复复出现的情况是,通常蜷伏在缺氧角落里的厌氧微生物是要出来灭绝生命的。这些生物会呼出硫化氢,这是一种对其他生命形态有毒性的气体。
缺氧的海域是这个过程通常的孕育者。沃德说,不流动的、氧气含量低的海域常常产生于大气层的快速暖化之后,临界点是二氧化碳含量达到1000 ppm。
(我们曾经写过[指《基督教科学箴言报》曾经刊发过]2.51亿年前二叠纪末大灭绝的事件,这是一切灭绝事件中最大的一次,我们认为这次大灭绝就是通过这样的方式而发生的。)
不过,尽管提出了这个警告,但沃德的书探讨的问题其实并不是关于人类造成的全球暖化,而是地球上的生命的遥远未来。
有机生命曾经反反复复导致生物圈的崩溃,并且至少有一次(雪球地球事件)导致生命差点完全灭绝。
我们就看看30亿年前能进行光合作用的生物体的产生。氧气是光合作用的副产品,它对当时的其他生物是致命的。当氧气在空气中积累时,它就致其他生物于死地——又是一次大灭绝。(当然,大气中的氧气也使得多细胞生物得以产生,乃至最后人类得以产生。)
沃德说,地球上的生命面临的长期问题并不是全球暖化,而是二氧化碳被光合作用生物逐渐耗尽。
在过去,二氧化碳的消耗已经导致了戏剧性的全球降温,之前有两次——一次是在23亿年前,一次是在7亿年前——光合作用生物用尽巨量的温室气体导致了地球被冰封(称为“雪球地球”),这导致生命在太阳系第三颗岩石行星上几乎终结。
沃德说,在未来,生命对碳的渴求将会不可避免地导致生命根本基石走向匮乏,这就是地球上的生命面临的单独的最大挑战。
沃德用图表阐释了在过去35亿年间二氧化碳长期减少的趋势。起初,二氧化碳的含量可能比今天的10000倍还多。大气层里也许有三分之一是二氧化碳。随后的趋势是二氧化碳逐渐减少,到人类诞生时,二氧化碳已经跌落到280 ppm(现在由于人类活动,二氧化碳又升高到387 ppm)。
如果二氧化碳含量降到10 ppm以下,草类(二氧化碳最有效的吸收者)将无法进行光合作用。(而树类将无法应对150 ppm以下的浓度)。如此一来食物链就会崩溃。
沃德预测,上述趋势一直进行的话,二氧化碳降到这个临界门槛之下的时间将会提早到5亿年之后,比膨胀的太阳蒸发地球海洋,使地球彻底失去宜居性的时间提早5亿年。【关于太阳变红巨星的时间问题见前面注释】
然后沃德放了一个大炸弹:就生物量(所有生物的净重)而言,我们的地球无可奈何地已经过了全盛期。从现在起,生物将会越来越少,这与人类的活动并无关系(当然人类活动也然并卵)。我们现在正在走下坡路,我们居住在一个已经到了老年的行星上。
在人们过度焦虑之前,我们还是需要从不同的角度来看待沃德给出的时间表。虽然生命在地球上是存在了很长时间,但是多细胞生命——从树木到水母到恐龙到人类——却只存在了其中一小部分时间,因为它们的诞生时间只是略早于5.30亿年前所谓“寒武纪大爆发”。
换句话说,多细胞动物在海洋中进化出来,占领陆地,然后变成我们所花的时间,和我们剩下的时间几乎一样长。
换个角度看:灵长类世系——猴、猿、长臂猿、狐猴——可追溯到5500—5800万年前,只相当于我们(按照这个假说)剩下时间的1/10 。
再换个角度看:所有大猿【great apes,指人科动物】——大猩猩、黑猩猩、猩猩和我们——的最近共同祖先生活在1400万年前,只相当于我们剩下时间的1/36。人类和黑猩猩(现存的和我们亲缘最近的动物)的共同祖先生活在仅仅600万年前,只相当于我们剩下时间的1/83。
再换个角度:现代人类存在了大约20万年,根据沃德的理论,这要乘以2500才等于我们剩下的时间。
换句话说,我们还有一些时间。
不过,我们可以理解有的读者觉得沃德的论点让人沮丧。在亚马逊网站,有一个读者说《美狄亚假说》是“给书呆子写的关于杀虫剂的阴暗之书”。另一个读者说这本书“阴暗、艰深,有些令人沮丧。”
但是沃德写《美狄亚假说》的目的似乎不应该是引发绝望。
的确,沃德似乎是在作一个偏向于智人(Homo Sapiens)的论证,虽然这一点在本书的大部分地方都不那么显而易见(如果他能把他对过去的探索和对未来的探索相平衡的话,那将会更好):我们有预先计划的能力,这不仅是我们最好的希望,而且也是地球上所有生命最好的希望。
他试图强调我们的诞生不仅对我们很重要(这点显而易见),而且对整个生物圈也很重要。从长远看——我们这里说的是非常远的长远——只有人类的才智才把生命从终究都有完结之日的行星上加以拯救。
在这本书的结尾,沃德说:“在我们必须做什么事情的问题上,有一个幽暗的反讽。在近期,我们必须减少大气中的二氧化碳;而在长期,我们必须阻止二氧化碳降得太多。但是只要进行大量的工程,这两件事情其实都是可能办到的。”
这样沃德就讲完了全部故事。他用了140页来论证生命像美狄亚一样,而不是像盖娅一样,从生命的本性看,它就是自我毁灭的。在长远时期,唯一的希望就是通过人类的预见性和计划,确保持续不断的生存。
由此沃德暗示道,地球上的生命最终会克服美狄亚一般的本性,变得真的像盖娅一般。
【末注:Peter Douglas Ward是著名的美国古生物学家,他还是另外一个著名思想——地球稀有论——的原创阐发者,这是一个对一切外星人情结从根子底下釜底抽薪的思想。他和美国天文学家唐纳德·布朗李(Donald E. Brownlee)在2000年合著的经典《Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe》非常值得一看。在中文里还可以找到他和布朗李合著的《地球:从诞生到终结》(台湾直排版)和讲地质史断代方法的《时间机器》。】
在古希腊神话里,盖娅是大地母亲女神,这个女神赐予了所有其他生物以生命。在20世纪60年代,英国科学家詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)第一次阐述了盖娅假说,假说认为每一个在地球上的生物都在相互协作,以保持环境条件达到一种均衡或内稳态,一种对于生命来说最优化的状态。
换句话说,有机生命在进行一种“地球工程”,虽然这个工程不是有意识开展的。
关于这个原理可以举一个例子:科学家认为,在年龄略多于45亿岁的地球上,生命就已经存在了大约37亿年。在生命存在期间,太阳光度增大了30%,但是地球温度却一直保持着相对稳定,起伏范围不超出一个相对狭窄的区间,从而使得水能以液态形式存在,这一点对于地球上的生命至关重要。
在太阳的能量输出越来越大的情况下,温度是如何维持的呢?其中一个解释是:年轻的地球有更多温室气体,但是随着太阳光度的增大,大气中这些保持热量的气体在逐渐减少。
这是因为生物这种以碳为基石的事物在吸走温室气体,并把它们封存起来。最终结果就是冷却趋势同太阳不断增长的功率完美平衡,这抵消了原本会出现的失控的暖化。
盖娅假说在起初引起了许多争议,但是洛夫洛克等人现在认为它已经是一个理论了(理论就是在“得证”的程度上更上一层楼的东西),它已经在诸如生态学这样的地球科学里获得了极大的影响力,更不用说在大众文化里的影响力了。
在公众的印象里,盖娅这个养育万物、关怀万物的母亲(地球)女神,本身都成了某种自不待言的东西。
但是现在,位于西雅图的华盛顿大学著名的古生物学家彼得·沃德(Peter Ward)提出了一个引人瞩目的对立假设,它也用了一个听起来同样享誉世界的希腊名称。
这个假说被称为“美狄亚假说”(Medea hypothesis),沃德博士的同名新书的副标题总结了它的思想:“地球上的生命终究是自我毁灭的吗?”
沃德对这个问题的回答正如你们猜测的那样——“是的”,地球上的生命仅凭其自身的本性,就会使适合地球生命存在的条件过早地终结。
在古希腊一则神话的某些版本里,阿尔戈英雄伊阿宋的妻子美狄亚同充满母性的盖娅构成了鲜明对比,美狄亚为了报复伊阿宋对其他人的迷恋,杀死了自己的孩子。
沃德的论点构成盖娅假说的对立面:等不到10亿年之后太阳膨胀为红巨星,把生物圈烤焦的时候,生命就已经导致了自身终结了。【注:文中太阳膨胀为红巨星的时间有误,学界公认太阳将在40-50亿年之后膨胀为红巨星。10亿年之后发生的事情不是太阳膨胀为红巨星,而是太阳光度继续增大,把宜居带推出地球轨道之外,将地球变成像现在的金星一样温度过高不能宜居的行星。】
这本书的大部分章节都在对盖娅假说赖以建立的根基进行系统化而又引人入胜的解构。首先是地球上发生的五次大灭绝,沃德认为,除了一次之外,全都有微生物的牵扯其中(那一次例外是6500万年前发生的白垩纪-古近纪大灭绝,是由陨星撞击引起的)。
更具概括性的论点是:在地球历史上反反复复出现的情况是,通常蜷伏在缺氧角落里的厌氧微生物是要出来灭绝生命的。这些生物会呼出硫化氢,这是一种对其他生命形态有毒性的气体。
缺氧的海域是这个过程通常的孕育者。沃德说,不流动的、氧气含量低的海域常常产生于大气层的快速暖化之后,临界点是二氧化碳含量达到1000 ppm。
(我们曾经写过[指《基督教科学箴言报》曾经刊发过]2.51亿年前二叠纪末大灭绝的事件,这是一切灭绝事件中最大的一次,我们认为这次大灭绝就是通过这样的方式而发生的。)
不过,尽管提出了这个警告,但沃德的书探讨的问题其实并不是关于人类造成的全球暖化,而是地球上的生命的遥远未来。
有机生命曾经反反复复导致生物圈的崩溃,并且至少有一次(雪球地球事件)导致生命差点完全灭绝。
我们就看看30亿年前能进行光合作用的生物体的产生。氧气是光合作用的副产品,它对当时的其他生物是致命的。当氧气在空气中积累时,它就致其他生物于死地——又是一次大灭绝。(当然,大气中的氧气也使得多细胞生物得以产生,乃至最后人类得以产生。)
沃德说,地球上的生命面临的长期问题并不是全球暖化,而是二氧化碳被光合作用生物逐渐耗尽。
在过去,二氧化碳的消耗已经导致了戏剧性的全球降温,之前有两次——一次是在23亿年前,一次是在7亿年前——光合作用生物用尽巨量的温室气体导致了地球被冰封(称为“雪球地球”),这导致生命在太阳系第三颗岩石行星上几乎终结。
沃德说,在未来,生命对碳的渴求将会不可避免地导致生命根本基石走向匮乏,这就是地球上的生命面临的单独的最大挑战。
沃德用图表阐释了在过去35亿年间二氧化碳长期减少的趋势。起初,二氧化碳的含量可能比今天的10000倍还多。大气层里也许有三分之一是二氧化碳。随后的趋势是二氧化碳逐渐减少,到人类诞生时,二氧化碳已经跌落到280 ppm(现在由于人类活动,二氧化碳又升高到387 ppm)。
如果二氧化碳含量降到10 ppm以下,草类(二氧化碳最有效的吸收者)将无法进行光合作用。(而树类将无法应对150 ppm以下的浓度)。如此一来食物链就会崩溃。
沃德预测,上述趋势一直进行的话,二氧化碳降到这个临界门槛之下的时间将会提早到5亿年之后,比膨胀的太阳蒸发地球海洋,使地球彻底失去宜居性的时间提早5亿年。【关于太阳变红巨星的时间问题见前面注释】
然后沃德放了一个大炸弹:就生物量(所有生物的净重)而言,我们的地球无可奈何地已经过了全盛期。从现在起,生物将会越来越少,这与人类的活动并无关系(当然人类活动也然并卵)。我们现在正在走下坡路,我们居住在一个已经到了老年的行星上。
在人们过度焦虑之前,我们还是需要从不同的角度来看待沃德给出的时间表。虽然生命在地球上是存在了很长时间,但是多细胞生命——从树木到水母到恐龙到人类——却只存在了其中一小部分时间,因为它们的诞生时间只是略早于5.30亿年前所谓“寒武纪大爆发”。
换句话说,多细胞动物在海洋中进化出来,占领陆地,然后变成我们所花的时间,和我们剩下的时间几乎一样长。
换个角度看:灵长类世系——猴、猿、长臂猿、狐猴——可追溯到5500—5800万年前,只相当于我们(按照这个假说)剩下时间的1/10 。
再换个角度看:所有大猿【great apes,指人科动物】——大猩猩、黑猩猩、猩猩和我们——的最近共同祖先生活在1400万年前,只相当于我们剩下时间的1/36。人类和黑猩猩(现存的和我们亲缘最近的动物)的共同祖先生活在仅仅600万年前,只相当于我们剩下时间的1/83。
再换个角度:现代人类存在了大约20万年,根据沃德的理论,这要乘以2500才等于我们剩下的时间。
换句话说,我们还有一些时间。
不过,我们可以理解有的读者觉得沃德的论点让人沮丧。在亚马逊网站,有一个读者说《美狄亚假说》是“给书呆子写的关于杀虫剂的阴暗之书”。另一个读者说这本书“阴暗、艰深,有些令人沮丧。”
但是沃德写《美狄亚假说》的目的似乎不应该是引发绝望。
的确,沃德似乎是在作一个偏向于智人(Homo Sapiens)的论证,虽然这一点在本书的大部分地方都不那么显而易见(如果他能把他对过去的探索和对未来的探索相平衡的话,那将会更好):我们有预先计划的能力,这不仅是我们最好的希望,而且也是地球上所有生命最好的希望。
他试图强调我们的诞生不仅对我们很重要(这点显而易见),而且对整个生物圈也很重要。从长远看——我们这里说的是非常远的长远——只有人类的才智才把生命从终究都有完结之日的行星上加以拯救。
在这本书的结尾,沃德说:“在我们必须做什么事情的问题上,有一个幽暗的反讽。在近期,我们必须减少大气中的二氧化碳;而在长期,我们必须阻止二氧化碳降得太多。但是只要进行大量的工程,这两件事情其实都是可能办到的。”
这样沃德就讲完了全部故事。他用了140页来论证生命像美狄亚一样,而不是像盖娅一样,从生命的本性看,它就是自我毁灭的。在长远时期,唯一的希望就是通过人类的预见性和计划,确保持续不断的生存。
由此沃德暗示道,地球上的生命最终会克服美狄亚一般的本性,变得真的像盖娅一般。
【末注:Peter Douglas Ward是著名的美国古生物学家,他还是另外一个著名思想——地球稀有论——的原创阐发者,这是一个对一切外星人情结从根子底下釜底抽薪的思想。他和美国天文学家唐纳德·布朗李(Donald E. Brownlee)在2000年合著的经典《Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe》非常值得一看。在中文里还可以找到他和布朗李合著的《地球:从诞生到终结》(台湾直排版)和讲地质史断代方法的《时间机器》。】