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No. 19 Xisanhuan Beilu

Beijing, China 100089

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京权图字：01-2006-6852

Global Catastrophes was originally published in English in 2002.

This Chinese Edition is published by arrangement with Oxford University Press and is for sale in the People's Republic of China only, excluding Hong Kong SAR, Macau SAR and Taiwan Province, and may not be bought for export therefrom.

英文原版于2002年出版。该中文版由牛津大学出版社及外语教学与研究出版社合作出版，只限中华人民共和国境内销售，不包括香港特别行政区、澳门特别行政区及台湾省。不得出口。© Bill McGuire 2002

图书在版编目（CIP）数据

全球灾变与世界末日／（英）麦圭尔（McGuire, B.）著；梁福明译．—北京：外语教学与研究出版社，2015.8

（百科通识文库）

ISBN 978-7-5135-6504-2

Ⅰ．①全…　Ⅱ．①麦…　②梁…　Ⅲ．①自然灾害－灾害防治－普及读物　Ⅳ．①X43-49

中国版本图书馆CIP数据核字（2015）第198872号

出版人　　蔡剑峰

项目策划　姚　虹

责任编辑　周渝毅

封面设计　泽　丹

出版发行　外语教学与研究出版社

社　　址　北京市西三环北路19号（100089）

网　　址　http://www.fltrp.com

版　　次　2015年9月第1版

书　　号　ISBN 978-7-5135-6504-2

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　　　　　中咨律师事务所　殷　斌律师

作者简介

比尔·麦圭尔，伦敦大学学院地球灾害学教授，本菲尔德灾害研究中心主任，英国“自然灾害工作组”成员，火山学家，曾出版《地球上的火山》、《启示录：全球灾难博览》、《幸免于难：地球临危之对策》等多部著作。

译者简介

梁福明，理学博士，现于北京大学物理学院大气科学系任教。主要从事非线性动力学和气候物理学研究。曾在《防火科学杂志》和《地球物理学报》等学术刊物上发表论文多篇。

图　目

图1　地球板块图上的近代灾害位置

图2　岩石圈

图3　印度洋海啸（2004）后严重受损的建筑物

图4　火山爆发后（1902）圣皮埃尔镇（马提尼克岛）的惨状

图5　过去1,000年温室气体浓度增加

图6　历史温度变化：

（a）过去1,000年

（b）过去140年

图7　现在到2100年的年平均温度变化图

图8　2005年飓风“卡特里娜”引发的洪水淹没了新奥尔良的街道

图9　过去42万年温度变化

图10　米兰科维奇周期

图11　泰晤士河上的冰雪节（1739—1740）

图12　本次和上次间冰期温度比较

图13　多巴湖卫星图像

图14　多巴火山喷发引起阳光减弱

图15　拉帕尔马岛上的别哈火山崩塌引发海啸的模型

图16　1923年东京大地震造成的破坏

图17　舒梅克-列维彗星撞击木星

图18　已知的近地小行星轨道

1．水星　2．金星

3．地球　4．火星

图19　通古斯卡地区被击倒的森林

图20　不同小行星撞击伦敦可能形成的破坏范围

前言

不管怎样〔1〕

该怎样就怎样

未来不是我们能明了

不管怎样

杰伊·利文斯顿&雷·埃文斯

预测世界末日的一个问题是，即使预测正确，也不可能享受一丝荣耀。然而，这并没有阻止大批的卡珊德拉〔2〕们预测地球或人类的灭亡，结果是他们直到逝去都没有见到地球或人类的灭亡，没有机会宣称“我早就和你们说过”。用伟大作家马克·吐温的话来说，人类的灭亡一直以来都被过分夸大了。但是，这种情况还能持续多久？

当然，我们有充分的理由证明世界正走向末日：大约50亿年以后，太阳上的燃料将最终耗尽，它将膨胀成一个巨大的红色球体，把地球烧成灰烬。另一方面，宗教中狂热的末世论者无疑也支持这一观点，并且想象出各种方式，其中包括疾病、战争、自然灾害、外星人物理实验失败等等，千方百计地说明地球和人类将很快走到尽头。根据地球目前的状况，如果你深思熟虑后依然认为：人类也许终将面临“厄运不久降临”的命运，就像约翰·莱斯利（John Leslie）在其著作《世界末日》（The End of the World）中简洁表述的那样，而不是“厄运推迟到来”，你的这种看法或许也是可以理解的。在全球变暖加速、人口爆炸和超级军事大国兴起的背景下，我们的确更有理由推测，人类伟大的冒险旅程不会持续到遥远的未来，不会纵横于浩瀚的宇宙，而是行将结束。

让人有些担心的是，剑桥大学宇宙学家布兰登·卡特（Brandon Carter）提出的一个观点可能为上述看法提供佐证。他的“死亡日论证”是这样的：假定人类的成长和生存要延续几百万年甚至几十亿年时间，那么现存的这些人只是生活在人类发展的最初阶段，只是占人类总人数微乎其微的一小部分。卡特认为，这种情况在统计上是极不可能的。更有可能的情况是，今天的人口要占据人类总人数的10％。换句话说，早在人类能大规模地进入太空之前，人类已经不复存在。

约翰·莱斯利举例说明了以上观点。假设抽奖箱中有签了你名字的彩票，但你不知道箱子中还有多少其他人的。而同时你有理由相信，箱子中总票数为1,000或10的概率均为50％。在抽奖时，你在前三次就被抽到了。这种情况下，可能绝大多数人会相信箱子中的彩票是10张，而不是1,000张。

如果死亡日论证成立——事实上它已经受住了许多有影响力的学者的猛烈攻击，那么在人类或地球——甚至两者——都被某个复仇女神消灭之前，人类也只有几个世纪的时间。尽管“末日和灾难”的论调持续了近1/4个世纪，我还是不禁有一点乐观。一瞬间消灭65亿或更多的人口并不容易，许多所谓的“世界末日”的情景实际上不是那么回事，最坏的情况可能只是导致人类数量的严重减少，并且/或者使我们的全球技术文明退化为某种更简单、更狭隘的文明，至少在一个时期内是这样。因此，我个人认同史蒂芬·巴克斯特（Stephen Baxter）在其科幻小说《多重时间》（Manifold Time）中描述的所谓“卡特灾难”。毫无疑问，人类或其后代最终将消失，但那个时刻距离现在还极其遥远。

这里，我们先仔细看看如何理解“世界末日”和本书中如何使用这一概念。就我的理解，“世界末日”可以有四种解释：（1）人类将自己的全部期望寄托在地球上，当太阳在距今50亿年后演化成一颗新星时，地球和人类肯定会被完全摧毁；（2）地球遭受这样或那样的灾难，但至少还有一部分人能存活在地球上；（3）也许由于致命的和无可避免的疾病，导致人类灭绝，但是地球依然存在；（4）我们所理解的“世界末日”。本书将集中讨论最后一种情况，即一些全球性的地球物理事件，这些事件即使不是致命的，但也可能给人类和技术社会带来沉重的打击。有些自然灾害威力巨大，足以使我们熟悉的世界到达末日。在这里，我们不论来自高科技的威胁，例如人工智能和机器人科学的发展、遗传工程、纳米技术、以及逐渐强大的高能物理实验，也不论一些人提出的除全球变暖之外的减少人类数目的方法，如核战争和生化战争。本书将介绍自然界可能带给人类的一些严重威胁，其中一些由自然界本身产生，另外一些则是由人类催生的。

虽然大自然在多数情况下都是温和的，但它也可能变成可怕的敌人，而人类几乎在永无休止地与大自然的变化无常作斗争——包括大洪水、大风暴、灾难性的地震和火山喷发。2004年12月26日，亚洲爆发骇人的大海啸，40万间房屋被毁，40个国家的30万人丧生，其中有10万儿童，无家可归、失业和陷入贫困的人数高达800万。大海啸只是让人类见识了一下大自然最厉害的一面。尽管大海啸的范围、强度及其所造成的损失在当代是空前的，但总的来说我们还是幸运的，人类文明还是在相对平静的气候和地质背景下得以成长和发展。然而，种种迹象表明，下个世纪及以后的前景很不乐观。在未来几十年，温室气体引起的温度骤升、海平面猛涨以及持续的人口增长无疑将导致为数更多、破坏性更大的自然灾害。与我们的直觉相反，地球上的一些地方可能变得更冷，例如，一旦墨西哥湾洋流减弱，英国将在本世纪内与北冰洋一样寒冷。在预期的新冰期内又会发生什么情况呢？人类活动引起的全球变暖使这一新冰期威胁消失了吗？还是冰川只是在伺机卷土重来？

虽然气候变化在地质学上是快变现象，但与人的平均寿命相比则变化较慢，至少在某种程度上可以被测量和预报。而更突然、更难预报的是那些足以摧毁我们整个社会、目前还未曾经历的地质大事件。这些事件可大致分为地球以外和地球本身这两种情况。前者包括地球与彗星和小行星撞击所造成的威胁，这一点已广为人知。即使一个相对较小的、直径2公里的物体与地球碰撞，预计也将毁灭地球1/4的人口。

虽然地球本身可能给人类带来严重伤害的潜在能力还没有得到广泛证实，但我们脚下时刻运动着的地壳能够带来全球自然灾害这一威胁对我们来说则是真切而严重的。等待我们的有三个重大事件，它们在地球史前时代已经发生多次，但我们在有史时期尚未经历。大约在7.4万年前，一次灾难性的火山超级喷发使地球陷入了寒冷的火山冬季。大约10万多年以前，由夏威夷火山崩塌掀起的巨浪无情地袭击了整个太平洋沿岸。地震风暴在耶稣诞生前仅1,000年曾发生过，后来在黑暗时代〔3〕再次发生，袭击了东欧大部分地区和中东，将辽阔土地上的许多曾经宏伟的城市夷为平地。毫无疑问，这类地质构造上的灾难未来将再次袭击我们，这一类灾难会对我们这个依赖技术的全球化社会产生什么影响呢？很难预测我们是否能有效应对，但确定无疑的是，对地球上的大多数居民来说，形势将更加严峻。

生活在太阳系中最具有活力的星体上，我们必须时刻牢记，人类的存在和繁荣完全是由于地质偶然事件。正如本书第四章将提到的，近来对人类DNA研究显示，在距今7.4万年前，曾发生过史无前例的超级火山喷发，人类险遭灭绝。如果我们在6,500万年前就已存在，当一颗直径为10公里大小的星体撞击地球时，人类就与恐龙一起灭绝了。我们必须面对这样的事实，只要所有人类都还被拘于单一的太阳系中的单一星体上，人类长期生存的前景就是脆弱无力的。不论将来的技术如何强大，只要我们依然在地球摇篮中，我们随时都有可能遭受自然界的猛烈袭击。即使我们不接受“厄运不久降临”的前景，但只要地球存在，而且我们还生活在地球上，全球自然灾害将不时发生，人类的进步将会受到它们的持续阻碍，甚至出现倒退。尽管其中一些事件会把我们带到已知的世界末日，但除非再一次出现导致恐龙灭绝的小行星或彗星撞击地球的严重事件，总的来说，人类还是有存活和发展的可能。在未来某个时刻，我们将开始离开地球，进入太空，首先迁徙到与地球属性相同的世界，然后再到其他星体。在目前内倾的政治环境下，我们不可能确定人类何时能正式迁入太空，但一定会的，届时人类将长舒一口气：终于不用再孤注一掷了。接下来还会发生什么，人们尽可在想象的空间里自由翱翔。本书将从地球物理学角度说明，未来是什么样只能顺其自然。

比尔·麦圭尔

于英国汉普顿

2005年8月

注释

〔1〕原文为西班牙语。——译注，下同

〔2〕卡珊德拉（Cassandra）：希腊神话中特洛伊的公主，不被重视的灾难预言者。

〔3〕黑暗时代（the Dark Ages）：欧洲历史上早于中世纪的一段时期，指公元5至10世纪。

第一章
地球简介

危险：大自然在行动

遭受地震袭击后城市的断垣残壁，从火山爆发中逃出的成千上万惊恐的难民，这些电视画面我们已经习以为常了。由于距离感和缺乏真正的切肤之痛，我们对此不会感到吃惊或害怕。生活在繁荣的欧洲、北美洲或大洋洲的大多数人虽未完全免于灾难，但是他们已经非常幸运了。对他们而言，严重的自然灾害只是发生在遥远而陌生的地方，并且转瞬即逝。每天随意看看流行肥皂剧中的谋杀案，或者关注一下某个获胜的地方足球队，这些要比看5万人死于委内瑞拉泥石流更有趣。值得注意的是，这种态度甚至流行于发达国家的一些地区，而这些地区都极易发生火山喷发或地震。如果你告诉生活在美国加州马默斯的居民区域火山爆发对他们生活的威胁，或者告诉田纳西州孟菲斯的居民，大地震将把他们的城市夷为平地，他们可能会耸耸肩告诉你：眼前有比这重要得多的事情。对此唯一的解释是他们拒绝相信这些事。他们很清楚未来某个时刻将发生可怕的灾难，只是不能接受这些事件发生在自己或后代的身上。

就全球范围的自然灾害而言，这种态度几乎无所不在，它渗透到了国家政府、国际机构、多边贸易集团、以及大部分科学团体中间。但让人欣慰的是，至少在一个领域，这种情况已经发生变化。小行星和彗星撞击地球的威胁已是常识，人类已经开始寻找所有正在逼近地球、有可能使人类发展突然止步的小行星。在英国和美国，由于电视节目的广泛宣传，更多观众开始了解到火山大喷发和大海啸的严重威胁，而不只局限于寥寥几个研究这些现象的科学家。特别是通过媒体对2004年12月的亚洲大海啸密集而全面的报道，人们对海啸及其巨大的破坏力和造成的生命损失有了广泛而深刻的领会。英国政府正在相应地推动成立一个国际科学小组，以便评估发生这种规模的自然灾害的威胁有多大，同时也顺利推行了印度洋和大西洋上的海啸预警系统计划。

事实上，地球是一个充满危险、非常脆弱的地方：它只是穿梭在太空中的一个小石块，地壳剧烈运动会造成毁坏，地球物理条件和地球运行轨道变化会引发剧烈的气候变化。冰期结束后仅1万年中，地球逐步变暖，温度接近于地球近代史上的最高温度。同时，人口过多以及对地球的过度开发利用使得当代社会更容易受到地震、海啸、洪水和火山喷发等自然灾害的冲击。本章介绍了地球和人类目前所面临的威胁，后面将探讨即将来临的更大威胁。

地球是太阳系中最具活力的星球，这种活力为人类提供了保护性的地磁场、大气层、海洋，最终保护了我们的生命。正是这些地球物理特征使得地球生机盎然并持续发展，同时也使地球成了一个很危险的地方。例如，那些壮观的火山喷发曾在地球历史早期促进了大气层和海洋的产生，而在最近的300多年内却造成了25万人死亡，伤者无数。同时，降水为河流提供了水源，也为人类提供了赖以生存的饮用水，但是近年来由大量降水引发的洪水也大面积地破坏了地球表面。自1990年以来，汹涌的大洪水每年导致2万人死亡，几千万人受到影响。1998年，中国和孟加拉国主要河流发生洪灾，导致当地几亿人遭遇不幸。继续这样写下去，我尽可以描述那些为第一场雪而兴奋的生命如何在雪崩发生时被瞬间吞噬；或者描写推动着小船在浪尖前行的清风如何在转眼间变成了破坏力惊人的阴风怒号——但我想你们已经明白了。可以说，自然可以满足人类的一切需求，但我们必须警惕它的变幻莫测。

地球：袖珍小传

下面我们将谈及严重的、全球性的地球物理灾难。实际上，它们只不过是普通自然现象的放大。为了方便理解，我们需要了解一些地球和地球运动的知识。在这里，我们将快速穿越46亿年的地球历史，同时阐述那些使我们的世界如此危险、使我们的未来如此难以捉摸的地球特征。首先，只要想想地球漫长的历史，就能体会到我们以往未曾经历过一些自然灾害并不代表它们从未发生过，也不代表它们以后不会发生。地球的历史极其漫长，自然界已经发生过的事情还会重演。为了更形象地比较地球和人类的历史，我在此套用以前使用过的一个比喻。设想用一组正在进行1,500米（三圈半）赛跑的选手来代表地球的整个历史。在第一圈，地球是一片贫瘠的荒原，到处是小行星撞击和火山爆发。在第二圈，地球开始冷却，海洋逐渐形成，并出现了最简单的生命形态。铃声响了，运动员冲到了最后一圈的最后一条直道，这时进入了地质学中的寒武纪（Cambrian），它标志着多样化的生命形态的爆发。运动员发起最后冲刺，恐龙出现了，随后又在领跑者距离终点25米时消失。那么，人类又在哪里呢？我们最古老的祖先出现在比赛的最后一刹那，也就是筋疲力尽的冠军撞线的那一刻。

自从几十亿年前第一个单细胞生物出现在毒气笼罩下的闷热的化学溶液中以来，生命就一直为了生存和进化同各种可能致命的地球物理现象进行不懈的斗争。直到今天，除了全球灾害发生频率可能有所变化，几乎没有其他任何变化，地球上的很多生物每天仍然面临生命、财产或生活的威胁，这些威胁来自火山、地震、洪水和风暴。过去，各种自然危害不断摧残着人类，构成了对人类未来发展的威胁，这些灾害究其根源可上溯到40亿年前太阳系的诞生和地球（最初是一个环绕初期的太阳运行的圆形大石头）的形成。就像太阳系的其他行星一样，地球可被看作彩票中奖者，起初宇宙中有亿万个大石头，只有九个得以成长和演化，其中之一就是地球，而其他石头则在惊人的碰撞中粉身碎骨，或者被少数几个质量大一些的幸运者卷走，因为这些石头有着更强大的重力场。这种称之为吸积的卷走过程涉及地球和其他行星，它们通过与质量小一些的石块碰撞而增加其质量，这一极端激烈的过程早在40亿年前就已基本完成，这对我们来说是幸运的。之后，太阳系趋于平静，只有极少量的碎片在穿梭，高速冲刺与行星撞击大幅减少。然而，地球与小行星和彗星的激烈碰撞则贯穿着地球的地质记录。小行星和彗星分别是岩石体和岩石冰体，它们在太阳系早期激烈的清洗过程中幸存下来。正如第五章要讨论到的，人们长期以来一直认为这种碰撞是过去5亿年大量物种——也包括恐龙——灭绝的原因。而且，我们现在仍然面临着小行星和彗星撞击地球的巨大威胁。已经确认有超过718个具有潜在危险的小行星（Potentially Hazardous Asteroids: PHAs）可能会运行到距离地球很近的危险位置，其中就包括新近发现的“毁灭者”（Aphophis），它将在2029年4月13日从我们的通信卫星轨道内通过。

最初的地球应该很像我们所能想到的最可怕的地狱，而不是今天这颗蔚蓝的星球。碰撞以及地球内部放射性元素的高度浓缩所产生的巨大热量使得整个地球被翻滚的岩浆海所覆盖，熔岩深度约为400公里。这个时期的地球温度接近5,000℃，与某些较冷星体的温度相当。当熔岩与寒冷的太空相遇，温度自然会骤降，从而使这片岩浆海的最外层固化为一个薄壳。虽然薄壳下不断翻滚的岩浆流一次又一次地将薄壳撕成碎片并再次滑入熔岩的大漩涡，但是大约27亿年前，一个更稳定持久的地壳终于形成并逐渐变厚。在地壳下面的高温熔岩中，熔岩热对流继续翻动，将热量从地球深处的放射源传输到逐渐增厚的刚性外壳，从这里通过辐射进入太空。由于这些混乱的熔岩流动，地球的最外层从来就不是一个完整的壳，而是由分离的、在缓慢的熔岩对流之上相互运动的岩石板块组成。

在地球外壳形成的同时，地球深处也发生着重要变化。在这里，以铁和镍为主的重元素在重力的作用下慢慢向中心沉降，形成了地球的金属核心。在该核心的中心部位形成了一个以固态的铁和镍为主要元素的球，而核心的外层由于压力和温度条件则保持熔化状态。作为流体，它同地球一起旋转，并且在此过程中产生了地球磁场。地球磁场屏蔽了来自太空的辐射，保护了地球表面的生命，也为人类提供了可靠的航海手段，如果没有这种航海手段，探险和回家之路对我们勇于开拓的先辈们来说将更加曲折。

在过去的几十亿年内，地球则非常安静，地球内部和表面的结构和地球物理过程没有发生很大的变化。地球内部有三重结构：地壳由低密度岩石中的矿物质组成，主要成分是硅酸盐，这些矿物质由火山活动、沉积和掩埋而形成。地幔的一部分是熔岩，由高密度的矿物质构成，包括硅酸盐和以铁、镍为核心的、含有其他杂质的混合物。地球内部放射性元素的衰变会不断产生大量的热量，这些热量在释放过程中就形成了频繁侵袭人类社会的各种自然灾害，所以，自然灾害的发生源于地球自身的需要，如同在地球形成初期，热量通过地幔中熔岩的热对流被输送到地球表面。这些热对流促使巨大的岩石板块在地球表面运动，从而支持了板块构造学说（plate tectonics），地球物理学家常依托此学说建立理论框架，从而解释地球本身的地质活动。

地球板块构成了地壳和地幔最上部的固体部分（通称为岩石圈），它们与地震和火山等重大地质灾害直接相关，这些灾害主要集中在地球板块的边缘，那里有可能存在多种相互作用。例如，两个板块可能由于急速的摩擦而聚积张力，并通过毁灭性的地震周期性地释放这种张力。容易发生地震的圣安德鲁斯断层就属于这种稳定性板块边缘，它将加利福尼亚西部与美国其他地区分割开来；土耳其的北安纳托利亚断层是另外一例，其最近的一次运动引发了1999年的一次大地震。另一种情况是两个板块可能迎头相撞。如果两个板块都是由低密度花岗岩构成的大陆，如印度洋板块和欧亚大陆板块，那么，碰撞就会形成高海拔的山脉——喜玛拉雅山脉就是这样形成的，同时产生大地震，如2001年1月印度普杰地区遭受的毁灭性大地震。另一方面，如果一个由高密度玄武岩构成的海洋板块与一个低密度的大陆板块相撞，这时前者就会向下冲，插入到温度很高、呈对流运动的地幔中。当一个板块插入另一个板块的下面（此过程称为俯冲）时，就会引发世界上强度最大的地震。这类地震包括1960年的智利大地震、1964年的美国阿拉斯加大地震，最近一次则是2004年苏门答腊岛（印度尼西亚）的大地震，这三次大地震都引发了毁灭性的大海啸。整个太平洋板块四周一直持续着这种俯冲过程，使得阿拉斯加、日本、中国台湾、菲律宾、智利和其他环太平洋地区成为地震高发区。这种侵蚀性板块边缘也产生了大量的活火山——之所以称为侵蚀性是因为在两个板块的碰撞过程中其中一个会被毁灭。虽然这些地区的熔岩形成机制有时很复杂，但最终还是由俯冲过程产生。当俯冲板块被向下挤入温度很高的地幔中时，一部分俯冲板块将被熔化。由于其密度低于周围的岩石，通过这种途径形成的新生熔岩将会上升，在火山处冲破地球表面。这种火山喷发通常是爆炸性的，并且危害较大。由好几百座活火山和休眠火山组成的火山带环绕在太平洋周围，组成了著名的火山环，其他火山则位于加勒比海和印度尼西亚的俯冲带上。几乎所有大规模的、致命的火山喷发都发生在这些地区，近期的火山灾难发生在皮纳图博（菲律宾，1991年）、拉包尔火山（巴布亚新几内亚，1994年）和蒙塞拉特岛（加勒比海，小安的列斯群岛，从1995年到本书的写作时期）。

为了补偿一些板块的消耗，必须有新的岩石产生。新岩石产生于所谓的扩张性板块边缘，新的熔岩将沿着这些板块边缘由地幔上升、固化，然后将两边的板块推开。这一过程发生在海洋深处的大洋中脊系统，即一条长为4万公里的线性隆起网状系统。在这里，新产生的次板块正好与侵蚀性板块边缘在地幔中的损耗相平衡。大洋中脊系统的一个主要部分穿过大西洋的中部，平分了冰岛，将东部的欧亚板块和非洲板块与西部的北美洲和南美洲板块分开。这里同样也有火山和地震发生，但火山爆发的规模往往相对适中，地震的震级也较小。受下面的地幔热对流的驱动，这些板块在地球表面以指甲生长般的速度永无休止地漂移，不断塑造着地球的外观，如果时间足够长，它们足以使地球上每个角落都出现地震和火山爆发。

危险的地球

如果说地震和火山喷发与地质活动相联系，其他地球物理灾害则更依赖于地球大气的运动。地球上的天气变化受到来自太阳的热量驱动，而不是地球内部的热量。从这方面来说，太阳这一离我们最近的恒星是与地球大气有关的自然灾害的始作俑者。借助于地球的自转以及能量和水分的持续转换而产生的热带气旋和洪水夺去了无数的生命和财产，特别是在发展中国家。还有一些致命自然现象的成因比较复杂，不容易加以分类。例如，被称为海啸的海洋大浪（有时被误称为“潮汐波浪”）有很多不同的形成途径；最常见的是水下地震，也可以是山体滑坡进入了大海，或是海洋沿岸和海岛上的火山喷发。与此类似，暴雨使本已脆弱的山坡更不稳定，在地质和气象条件的共同作用下，很多山体开始滑坡。关于自然灾害及其起因和特征，我们尚未谈到的还有很多，但是，我们目前的有关知识已经非常丰富，如果需要的话你完全可以咨询特定灾害方面的专家和权威。这里我只是抛砖引玉，带你们走马观花地了解一些重大自然灾害的主要特征，然后从某个角度来观察它们在目前和未来对我们社会的影响。

图1　地球板块图上的近代灾害位置：许多自然灾害的位置与板块边缘重合

图2　岩石圈这一地球外部的刚性壳在大洋中脊带形成，在俯冲带被侵蚀

无论何时何地，地球及大气层给人的印象总是稳定而温和。然而，这完全是个错觉。地球上每天会发生1,400次地震，每星期就会有一次火山喷发。热带地区每年有40次飓风、台风和气旋肆虐，洪水和滑坡几乎随处可见，数不胜数。

每年至少有1亿人受到这些灾害的影响，而在所有自然灾害中，洪水的影响无疑是最大的。假如未来海平面上升，降水增多，这一情形将会持续。任何地方都有可能发生洪灾，各大洲的发达国家和发展中国家在近些年都受到了严重影响。只要降水异常猛烈或持续时间过长，用不了多长时间，江河堤坝就无法再容纳表面流量，河水开始漫过河滩甚至更远。事实上，降水的强度可能非常惊人，现有的世界记录是1960年拉丁美洲加勒比的法属瓜德罗普岛上发生的一次降雨，短短60秒内降水量达到近4厘米。1952年3月，在印度洋的另一个法属岛屿留尼汪岛上，一个过境气旋在24小时内带来了近2米的降水量。随着世界各地越来越多的人在河滩地带定居，由河水暴涨造成的生命和财产损失急剧增加。1993年春季，密西西比河和密苏里河决堤，淹没了美国中西部的9个州，毁坏了5万间房屋，损失总计200亿美元。2000年秋季，英国降下了300多年未见的大雨，很多地区遭受了严重的洪灾，而在2002年夏季，欧洲中部的广大地区被前所未有的大洪水淹没。在中国，河水泛滥引起的洪灾仍然是主要威胁，在过去150年中有500万人因此而丧生。孟加拉国的情况更糟，由于洪水倾泻进入恒河水系，或者是孟加拉湾气旋风暴引起的海水倒灌淹没了农田，该国经常有2/3的土地被淹没。和其他自然灾害相比，由风暴引起的沿海洪水可能会夺取更多的生命。据估计，孟加拉国在1970年有30万人因此丧生，而印度东北部的奥里萨在1999年有1.5万人丧生。

风暴是最具破坏力的自然灾害之一，这一方面是由于它们能引发洪水，另一方面是因为它们风速巨大。此外，由于风暴经常出现在世界上一些最富裕的地区，因此会造成一些历史上损失最惨重的自然灾难。加勒比海、墨西哥湾、美国南部各州以及日本每年都会受到热带气旋的袭击，而英国和欧洲大陆则越来越频繁地受到强烈的、破坏力极大的冬季风暴的摧残。1992年，飓风“安德鲁”几乎把迈阿密南部夷为平地，财产损失达320亿美元，是美国历史上损失最惨重的自然灾害之一。特大风暴使得城市风速高达300公里/小时，30万栋建筑被毁，15万人无家可归。在2004和2005年，大西洋飓风季节异常活跃，佛罗里达州在12个月内6次遭受飓风袭击。在2005年的飓风多发季出现了“卡特里娜”飓风，其破坏力远远超过了“安德鲁”飓风，使得数千人丧生，新奥尔良市的80％被高达7米的洪水淹没。不仅在热带会出现毁灭性的风暴，在中纬度地区的低压天气系统下也会出现飓风级的风暴。英格兰南部的很多居民都会记得发生在1987年10月的那场大风暴，数百万的大树被刮倒，平均风速据测仅次于飓风风速。在更近的1999年，当冬季风暴“洛塔”横扫法国北部时，法国经受了类似的严峻考验。在大西洋的另一侧，美国中西部地区每年都时刻准备着对付来势凶猛的龙卷风。龙卷风是风速很强的涡旋，当来自北方的干冷空气遇上来自热带的湿热空气时，它们的接触带上就会发生雷暴，从而形成龙卷风。龙卷风的平均风速高达500公里/小时，所到之处通常一片狼藉。一旦遭到它的直接袭击，没有任何人造建筑能抵挡得住。虽然不如飓风那样致命，但在1974年4月，短短几天内的约150场龙卷风袭击了肯塔基州、田纳西州、阿拉巴马州和附近各州，夺去了300多人的生命。

在地震、火山喷发和滑坡等地质灾害中，地震无疑是最具破坏力的。每年大约有3,000次强度达到里氏6级的地震，这一强度足以导致严重的破坏和生命损失，特别是当地震发生在发展中国家建筑质量差、准备不足的人口中心时。如前所述，大多数地震发生在与板块边缘重合的地区。近年来，加利福尼亚州的圣安德烈亚斯断层的突然运动已经在旧金山（1989）和加利福尼亚州南部（1994）引发了大地震，后者造成的损失共计350亿美元，是美国历史上损失最惨重的自然灾害。仅仅一年后，太平洋板块西部边缘的一次7.2级的震动严重摧毁了日本的港口城市神户，造成6,000人死亡，经济损失总额为1,500亿美元，是有史以来经济损失最惨重的自然灾害。神户大地震4年后，北安纳托利亚断层向伊斯坦布尔东部滑动，引发了严重的地震。伊兹米特城和临近的村落被夷为平地，1.7万人丧生。在2003年12月26日，一场中度地震（里氏6.6级）将伊朗南部的历史名城巴姆夷为平地，2.6万人丧生，而一年后的这一天，在印度尼西亚的苏门答腊岛西岸外海，一场里氏9.15级的大地震导致了举世震惊的亚洲大海啸。然而，大地震也可能发生在远离地球板块边缘的地方，北欧和美国东部等非地震高发区就曾发生过这种板块内地震。最近的一次发生在2001年，它严重破坏了印度古吉拉特邦的普杰地区，彻底摧毁了40万栋建筑，夺去了10多万人的生命。地震工程学家常说一句话：致命的是建筑物，而非地震本身。这毫无疑问是对的，如果合理的建筑法规得以贯彻执行，人们的生命财产损失将会大幅降低。然而，地震还可以造成地面摇动，从而引发滑坡并最终形成海啸，这种情况也是致命的。地震爆发使得海床突然大面积地向上移动，也许仅有1米左右，这就足以使上面溢出的海水形成汹涌的波浪向外猛冲，从而引发海啸。当这些波浪进入浅水区时，浪高就会增加——有时能达到30多米，随后以巨大的力量冲向海岸。1998年，巴布亚新几内亚的北部外海发生了地震，引发了17米高的海啸，在几分钟内就夷平了沿海的锡萨诺和临近村庄，3,000名当地居民被淹死或撞击致死。

对活火山数目的估计各有不同，但最少不会低于1,500座，也有可能超过3,000座。每年约有50座火山喷发，其中有些火山活动频繁，如夏威夷的基拉韦厄火山和意大利的斯特龙博利火山，其他的火山可能会沉寂几个世纪，有时甚至上千年，但这些火山往往破坏力最强。最强烈的火山活动发生在侵蚀性板块边缘，即一个板块吞噬另一个板块之处。这一类火山爆发时，很少产生静静流淌的红色熔岩，更多的是向大气中喷射由火山灰和岩石碎屑形成的巨大烟柱，高度达20公里以上。大气风场携火山灰大范围蔓延，极具破坏性，使旅行更艰难，庄稼被毁，牲畜中毒，水源被污染。仅30厘米左右的湿火山灰就足以导致屋顶塌陷，而干火山灰中的细粉末可引起矽肺病等呼吸道疾病。正在喷发的火山周围堆积的火山灰厚度可达几米，足以掩埋单层建筑物。1994年新不列颠岛（巴布亚新几内亚）上的瓦尔肯火山和塔鲁鲁火山爆发时，岛上拉包尔镇的大部分地区就是这样的命运。1991年菲律宾的皮纳图博火山爆发后的多年间，每当热带气旋过境，大雨倾泻而下，厚厚的火山灰沉淀就会形成泥浆流。近10年后，从火山上倾泻而下的泥浆仍然在阻塞河道、淹没村庄和耕地、危害渔场和珊瑚礁。令人惊奇的是，泥浆流也是活火山附近最大的杀手之一。1985年，被冰雪覆盖的哥伦比亚鲁伊斯火山小规模喷发，引发了一场泥浆流，其规模之大和火山喷发规模远远不成比例。泥浆流倾泻而下进入河谷，导致阿尔梅罗镇和那里的2.3万名居民被埋葬。

图3　2004年12月26日印度洋海啸过后，泰国帕卡兰角只剩下一座受损严重的孤零零的房屋

岩浆流也叫做“燃烧的雪崩”。它比泥浆流更可怕，也更具破坏性。岩浆流是由燃烧的气体、熔岩碎片、石块、甚至是房子般大小的巨石组成的流体，它的威力如同飓风一般，足以摧毁沿途的一切。1902年，加勒比地区马提尼克岛上的培雷火山爆发，这是20世纪最严重的一场火山灾难，它所产生的岩浆流像原子弹一样瞬间毁灭了整个圣皮埃尔镇：在短短几分钟内，近2.9万人中只剩下4个幸存者，其余全部丧生。火山的威胁并未到此为止：从火山侧面崩塌的大量巨石可能引发大海啸，而有毒的烟云使当地数千人及其牲畜死亡。那些进入大气平流层并扩散到全球的火山灰和其他气体改变了气候，并在地球的另一面导致了气候恶化、庄稼绝收和健康问题。最大规模的火山超级喷发可能会使地球陷入寒冷的火山冬季，并使全球范围内的农作物被毁，从而影响到整个人类。

图4　1902年火山爆发后，圣皮埃尔镇（马提尼克岛）受损严重：全镇只有4人存活

在所有的地质灾害中，滑坡最有可能被低估，也许因为它们常常由地震和洪水等其他灾害触发，因此，滑坡所导致的生命财产损失会被计入到原发事件。然而，不论是单独发生还是与其他灾害同时出现，滑坡都具有相当强的破坏力。1556年，中国陕西省发生大地震，地面剧烈摇动，无数窑洞坍塌，80多万人受难（根据朝廷的官方记载）。1970年，另外一次地震使得秘鲁境内安第斯山脉中的瓦斯卡兰山的整个山顶震落到山下的城镇，1.8万人在4分钟内死亡，没有留下一丝痕迹。强降雨也极易引发滑坡。1998年，飓风“米其”给中美洲带来了强降水，36小时内降水多达60厘米，由此引发的滑坡仅在洪都拉斯境内就超过100万次，致使道路被堵塞，农田被掩埋，社区被毁坏。

对生命的终极威胁——可能也是最大的威胁——并非来自地球内部，而是地球外部。虽然空间碎石对地球的频繁撞击已经在数十亿年前结束，但是小行星和彗星的威胁仍然客观存在，并越来越受到重视。近期的估计发现，有1,000多颗直径为1公里以上环绕太阳运行的小行星的轨道与地球轨道接近或交叉，在未来某个时刻这些小行星可能会撞击地球。它们中间有很多直径2公里以上的物体，如此大的物体撞击地球所产生的粉尘会进入大气平流层，屏蔽太阳辐射，从而引发宇宙冬季（cosmic winter），最终可能造成全球大约1/4的人口死亡。人们会再次关注撞击威胁主要是因为过去10年中发生的两大科学事件：一是位于墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯（Chicxulub）大型撞击坑被确认。这次撞击被普遍认为是导致白垩纪末期全球物种灭绝的根本原因。第二个事件是1994年舒梅克–列维彗星（Comet Shoemaker-Levy）碎片撞击木星，骇人的场面让人大开眼界。撞击后的图像被发送到世界各地，撞击产生的撞痕比地球还大，这令各界人士在极度不安的同时也开始思考：如果被撞击的是地球，将会出现什么情况？

自然灾害和人类

如果你还没有意识到自然灾害对人类的威胁有多大，那么我希望从现在起，你能够正确看待这些灾害的破坏力，这是许多和我们共同生活在地球上的居民几乎每天都要面对的。据慕尼黑再保险公司估计（很明显，保险公司对这类事情很感兴趣），在上个千年中，有1,500万人死于自然灾害，仅在上个世纪就有超过350万人因此死亡。在公元20世纪的末期，全球经济为此付出了空前的代价。1999年，欧洲、印度、东南亚发生风暴和洪灾，土耳其和中国台湾遭遇严重的地震，委内瑞拉发生山地滑坡，这些灾害共导致7.5万人死亡，经济损失达1,000亿美元。2004年的统计数字更加触目惊心，印度洋海啸、摩洛哥和日本的地震、美国和日本创纪录的风暴和肆虐亚洲的洪水，这些灾难共造成33万多人死亡，经济损失达1,450亿美元。

20世纪的最后30年里，每10年就有大约10亿人因自然灾害而饱受苦难。不幸的是，预报水平的提高和减灾工作似乎并不能减少自然灾害对人类社会的冲击，人类与自然界阴暗面的斗争也尚未见分晓。尽管我们对自然灾害及其驱动机制和严重后果有了更多了解，但由于地球上大部分人口越来越脆弱，这些知识为我们带来的一部分益处也就被抹煞了。这主要是由于地球人口规模急剧膨胀，1960到2000年间，地球人口翻了一番。人口增长主要出现在贫穷的发展中国家，这些国家很容易受到各种自然灾害的冲击。此外，对生存空间（Lebensraum）的争夺使得越来越多的边沿地带被用作耕地和居住地，如陡峭山坡、滩头平原和沿海地区，而这些地带显然非常危险，极可能发生滑坡、洪涝、风暴大浪和海啸。

表1　世界人口最多的十大城市预测（2015年）

资料来源：联合国

脆弱性逐步增加的另一个主要因素是近年来发展中国家灾害多发地区的城市化运动。2007年，城镇人口将首次超过乡村人口。很多人挤进了位置差、城市建设糟糕、人口超过800万的所谓大城市（megacity）。40年前，纽约和伦敦是世界上人口最多的城市，分别有1,200万和870万人。到2015年，孟买（印度）、达卡（孟加拉国）、雅加达（印度尼西亚）和墨西哥城（墨西哥）等城市将稳居榜单前10位（表1）：2,000万左右杂乱聚居的人口无序蔓延，在风暴、洪水和地震等自然灾害面前不堪一击。在所有因为自然灾害和环境恶化而导致的死亡中，96％出现在发展中国家，这一数字令人惊愕，但目前还没有降低的可能。情况还有可能进一步恶化。随着人们纷纷挤进这些破旧且极易受灾的城市（很多位于沿海地区，很可能发生地震、海啸、风暴和海岸洪水），死亡人数超过100万的真正大灾难迟早会一次次地到来。

我所描绘的前景确实比较暗淡，但据现实可能会更糟。未来人口数量及其脆弱性将会增加，地球气候也将发生万年罕见的剧烈变化。在未来100年内气候将迅速变暖，这究竟会引发哪些自然灾害？虽然对这个问题还存在争议，但据最新的政府间气候专门委员会（IPCC）报告（2001）预测，未来100年内，海平面可能上升超过80厘米。这必然会增加风暴大浪和海啸的频率和影响，并且加重某些地区的海岸侵蚀程度。到本世纪末，温度上升可能超过6℃，由此带来的影响包括：飓风、龙卷风和洪水等极端天气事件增多，多山地区的山体滑坡更频繁，最后是火山喷发次数增多（见下章）。

我们所知道的世界即将走向末日。如果真是这样，它将怎样终结？一个世纪以后，人类是在一个越来越炎热的世界中渴望甘泉滋润，还是在几根燃烧的柴火边挤作一团，为抵御寒冷的宇宙冬季而挣扎？下一章将进一步探究这两者的可能性。

令人不安的事实

·在地球形成的最初，它的表面被熔岩海所覆盖，温度达5,000℃，与一些冷星体的表面温度相同。

·地球巨大的构造板块的移动速度接近于我们手指甲的生长速度。

·地球上每天大约发生1,400次地震。

·可能有3,000多座活火山或潜在的活火山，其中有50座每年都爆发。

·热带地区每年会受到40多次飓风、台风和龙卷风的袭击。

·1556年，中国陕西省的一次地震导致80万人死亡。

·上个千年中，自然灾害造成至少1,500万人死亡。

·由自然灾害和环境恶化导致的死亡中，96％出现在发展中国家。

第二章
全球变暖——大量热空气？

争论的问题

全球变暖涉及的问题绝不仅限于更加炎热的夏季、冬季洪涝、牛排放废气〔1〕等现象。毫无疑问，地球正在快速变暖，气候学家对此鲜有异议。他们争论的问题在于，人类眼下正在经历的地球变暖只是简单地反映了近来全球温度的自然变化趋势，还是由于工业革命以来的人为污染所致。这种争论至少在某些圈子中一直被描述为两大旗鼓相当的学术流派之间的论战，但事实绝非如此，这样描述也是极不负责任的。预测气候变化非常困难，这就是为什么预测未来温度上升和海平面变化的模型一直都在改进，但是，现有证据是无可辩驳的：人类活动正在导致现阶段的地球变暖。

尽管少数标新立异的科学家、石油公司的辩护者、世界头号污染国家的首脑对此各持己见，但是，那些掌握大量事实依据者已经达成主流共识，如果不减少温室气体排放，全球变暖的情况将更加严重。令人惊讶的是，还有人在故意贬低和掩盖这个问题的严重性。在我看来，最近出现的一位就是自欺欺人的丹麦统计学家比约恩·隆伯格（Bjorn Lomborg）。在其著作《持疑的环保论者》中，隆伯格贬低了全球变暖问题及其对未来的影响，同时，通过片面引用科学研究结果，得出天下太平的结论。如果你恰好翻过他的书，被书中传达的和谐、无须作为的信息所迷惑，误以为天下太平，那么请允许我用一些相关事实将你带回现实。

过去70年中，地球比上个千年的任何时候都要热，而且在刚刚过去的几十年间，地球变暖在急剧加速。我们每个人可能都听过长辈追忆过去——那时的夏天更热，天空更蓝。然而气象记录表明，情况并不完全是这样。事实上，1980年以来曾出现过19个最热的年份，而90年代后期，全球各地都出现了温度最高的年份。与地球46亿年历史中的90％的年份相比，现在的地球更热，到21世纪末，地球温度将比过去15万年中的任何时候都要高。

我们现在所看到的升温趋势不只是简单的气候变化，但也不像某些人认为的那样是太阳辐射变化所致，尽管我们不否认后者对气候变化的确有重大影响。升温趋势是两个世纪以来环境污染的结果，二氧化碳、甲烷、氮氧化物和其他温室气体像隔热毯一样将地球裹住。自18世纪后期，人类开始在地球上从事一项宏大的实验，最终结果如何我们还不得而知。不幸的是，对我们人类而言，这个实验已经失控，由于其固有的惯性，我们不可能马上停止，只能减缓速度。即使我们将温室气体的排放量稳定在目前的水平，大气温度和海平面在未来好几百年内仍会持续升高。我们是下决心去解决问题，还是回避并最终接受惩罚，这是当今时代的大问题。还是让我们去实验室看看情况如何。

宏大的全球变暖实验

通过研究极地冰芯样品，我们得知在蒸汽的嘶嘶声和金属的碰撞声宣告了工业化的来临以前，大气中温室气体浓度自上次冰期末冰川消退后一直保持同一水平。但是，自从前工业化时期以来，大气中的二氧化碳水平上升了30％，与此同时，其他温室气体浓度也显著增加，特别是甲烷和氮氧化物。目前，大气中二氧化碳浓度至少比过去42万年中的浓度高，也许过去2,000万年的历史中也没有出现过超过当前二氧化碳浓度的情况。二氧化碳的增长速度也是空前的，上个世纪的增长速度至少比过去两万年中的任何时候都快。氯氟烃（CFC）和氢氟烃（HFC）〔2〕等其他污染气体是20世纪的产物，在几个世纪前的大气中还没有出现。随着这些气体在地球大气中的积累，它们几乎就像温室气体一样，使得太阳辐射能够到达地球表面但无法再次返回外层空间。事实上，地球大气在过去几十亿年一直如此，通过温室效应调节地球温度的涨落，而人类活动引起的污染大大增强了温室效应，使得地球在上个世纪绝大部分时间内一直在逐渐变暖。

图5　自工业革命以来温室气体浓度显著增加

然而，气象机制非常复杂，很多因素都会影响全球温度，我们不能孤立地看待任何一种影响。太阳的出射辐射就是因素之一，它也会随时间变化，在把升温趋势完全归因于人造温室气体的积累之前，也必须考虑这一因素。太阳的活动周期——太阳黑子周期——为11年，在此周期内，太阳出射辐射变化大约为0.1％。另外，太阳辐射还存在几百年到几万年的周期变化，这些长周期变化可能对调节地球大气温度起到重要作用，在最近几百年，它们降低或者掩盖了人类活动产生的气体所带来的影响。正如我在第四章中要谈到的，火山喷发对地球气候也有重要影响。详细情况可能有些复杂，但总体来说就是大型火山喷发将大量二氧化硫和其他硫化物气体注入大气平流层，使到达地球表面的太阳辐射减少，从而起到显著的冷却作用。1982年埃尔奇琼火山（墨西哥）爆发和1991年皮纳图博火山（菲律宾）爆发后，全球温度显著降低，虽然时间不长。有时候，火山爆发和太阳活动的共同作用会产生更长期的气候变化。例如，太阳辐射减弱和火山活动增强使中古时代地球温度骤减，气候学家称这一时期为小冰期。小冰期大约从公元1450年持续到19世纪末，在这期间，伦敦泰晤士河曾经冻结，世界其他很多地方也出现了严冬。

要确切地描述过去1,000年内全球温度变化是困难的，部分原因是因为距今几百年以前的记录不可靠。更复杂的原因在于：虽然世界某些地方在逐渐变暖，但其他地方可能逐渐变冷。那些反对人类活动引发全球变暖这一观点的人至今还在引用一个证据，即全球温度在1946年至1975年间显著变冷，因此，温室气体浓度的上升必定导致全球变暖的观点并不正确。然而，对这一时期资料的进一步研究表明，尽管北半球的多数地区明显变冷，南半球的情况却截然相反，在显著变暖。实际上，虽然这一时期的整体温度略有下降，但这只是硫化物气体造成的“遮蔽效应”〔3〕掩盖了变暖趋势，这些硫化物气体源于火山喷发和没有清洁大气法约束时期的重工业。这种“遮蔽效应”，时下称为全球变暗，可能意味着温度将比预测值有更大的上升，情况十分不利。不管怎样，尽管存在全球变暗，仪器观测资料仍表明自1861年有记录以来，全球温度一直在不断攀升。资料还显示20世纪90年代是19世纪中期以来最热的10年，而1998年是这10年中最热的年份。2003年夏季，人们深刻体会到了全球变暖的真实性，欧洲大陆破纪录的普遍高温使3.5万人死于酷热。

图6　历史温度变化：（a）过去1,000年（b）过去140年

如果说我们设计宏大的实验是为了使地球更热，那么目前看来，我们可以击掌相庆、高枕无忧了，实验会自动进行，温度会继续上升，出人意料的结果会越来越多。然而，这显然不是我们的初衷。实际上，直到最近几十年，我们才开始从这些角度思考人类活动造成的污染对全球环境的影响。宏大实验正是人类贪图更多增长、更多物质、更多财富的副产品。很显然，我们一直在扰乱地球的自然运行，虽然我们不愿承认。既然如此，我们别无选择，只有结束实验。然而，由于政府行动拖拖拉拉、反对减缓全球变暖提案的既得利益集团将科学界搅成了一潭浑水，现在已经批准的《京都议定书》〔4〕（the Kyoto Protocol）远远没有实现它的目标，即在2008–2012年前，全球温室气体排放量减少5.2％（低于1990年排放水平）。失败的主要原因是美国和澳大利亚等国家拒绝签署该议定书，或是连削减一点点排放量的要求都做不到。只有排放量削减60％，大气中不断增加的温室气体浓度才能真正减少。如此看来，要有效控制全球变暖的趋势，前景堪忧。

气候系统就像一艘超级油轮，在转向时其固有的惯性将继续发挥作用，即使我们已经醒悟，并在未来几年大幅减少排放量，温度和海平面高度仍将在接下来的几个世纪中继续上升。因此，人类似乎注定要面对巨大的环境变化，有些可能变好，多数则可能恶化。可以肯定的是，我们的孩子和他们的后代将会看到一个非常不同的地球。

温室地球

到公元2100年，地球气温不仅会更高，而且会出现许多极端天气现象，这些变化足以使至少数十亿人的生活更艰难。被许多人看作是由全球变暖引起的气候模式的变化，以及发展中国家脆弱性的加剧已经导致气象灾害大幅增加。国际红十字协会与红新月会联合会在《2004年世界灾害报告》中披露，每年由于风暴、洪水、山体滑坡和干旱引起的灾害次数已经从1996年前的约200次攀升至21世纪头几年的700多次。几乎人人都认为情况不会好转，只会越来越糟。

地势低洼的沿海地区会越来越多地受到海平面上升和暴雨的袭击，这意味着致命的洪水不再是偶发事件，而是成为了一种常态。与此相反，连年缺雨将会使越来越多的人被饿死，使非洲和亚洲的广大地区陷入干旱和由此引发的饥荒。2005年的夏季，创纪录的季风降雨引发了印度孟买的洪灾，导致1,000多人死亡，与此同时，长期的干旱使非洲西部国家尼日尔的400万人陷入饥荒，其中100万人为儿童。这让我们看到了未来可能的一种天气模式。随着海温升高，特别是在热带引发更多更大的风暴，地球可能会变成一个狂风肆虐的地方。我会在以后的章节继续讨论全球变暖可能导致的多种灾害，这里先看看对未来100年内气温升高的最新预测，毕竟它是引发本世纪及未来巨大环境变化的关键因素。

2001年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发表了关于全球变暖的第三次评估报告，三卷共2,600页。IPCC于1988年成立，由联合国环境规划署（UNEP）和世界气象组织（WMO）建立，其任务是利用现有的最先进的专业知识，就全球气候变化问题给出科学建议并达成共识。共识是这里的关键词。1,000多名科学家参与了报告的撰写或审查，排除了那些非理性的怀疑论者、永恒的乐观者、或者彻头彻尾的权谋论者，其有效性几乎没有任何疑问。IPCC的第三次评估报告可以汇总成几句话：“第二次评估报告中谈到的情况将会恶化，而且事实绝不仅是这样。实际情况会更糟”。

我们看看该专门委员会如何看待气温上升。在上个世纪，全球气温上升了0.6℃。到2100年，按照IPCC的最坏预测，气温将比现在上升6℃，甚至平均预测结果也会上升4℃。如果还不够清楚，那么想想看，全冰期与当前气候的温差也就4℃到5℃。这两种气候之间的变迁涉及到地球环境的重大变化，既包括气候和天气，也包括动植物。

我们有充分的理由预计，冰期过后的温度上升幅度将再次加倍，我们将经历同样剧烈的变化。然而，这一次有两个重要的区别：一、地球必须保障65亿人的衣食住行，而不是几百万人；二、虽然温度上升幅度相近，但这一次只用了100年，而不是几千年。如此剧烈的全球温度上升所产生的后果大多是明显的，但也会产生一些不太明显的后果。已经饱受煎熬的极地区域和长年冰封的山区还将继续为温度上升付出惨重的代价。在过去100年中，全世界的山地冰川大幅后退，自20世纪50年代起，北极冰厚度开始大幅度变薄，致使2000年夏季北极没有结冰。更严重的是，春季和夏季的北极海冰范围比40年前减少了10％到15％，而北半球高纬度地区的湖泊和河流的冰在春季就开始融化，比一个世纪前提早两个星期。北半球春季雪盖数量已经比1966到1986年间的平均值减少了10％，IPCC预测，到2100年，北半球的极地和山区温度将比现在高8℃。在2004年，大气中的二氧化碳体积浓度是百万分之380（380ppm）。在未来的一段时间，即使我们努力使其浓度稳定在450ppm，到2300年以后，气温仍将缓慢上升。

冰雪融化急剧加速会导致海平面的上升：验潮站数据表明，全球海平面在20世纪内上升了10到20厘米，在未来100年内还会加速，预计将上升40厘米，到2100年甚至会超过80厘米。大多数最新预测到的海平面上升是由两种原因导致的：一是海洋温度上升引起的水体热膨胀，二是山地冰川快速融化而导致的水量增加。如果不减少温室气体排放量，未来格陵兰和南极洲冰原可能会出现灾难性融化，这将在沿海地区引发可怕的后果。根据IPCC的报告，最坏的情况是格陵兰冰原不久将会消失，到3000年，海平面将因此上升6米。更令人担心的是，尽管巨大的西部南极洲冰原（WAIS）目前还算稳定，但在未来几个世纪里，气候大幅变暖可能导致这些冰原的永久分解和消失。WAIS在未来200年内崩塌和融化的几率高达5％。一旦格陵兰冰原或WAIS完全融化，世界上几乎所有的主要沿海城市都将被淹没。即使上述的冰原融化没有发生，未来100年内的海平面上升也将使地势低洼的国家消失。例如，海平面上升1米，印度洋的马尔代夫将被淹没，而海平面上升和地面下沉的结合则预示着孟加拉国的海平面将在50年内上升1.8米，这意味着16％的耕地将会消失，而这些耕地养活了该国13％的人口。

海岸洪水也将因为暴风巨浪而更猛烈，到2080年，预计受灾人口将上升至2亿。由于海洋对变化的响应比较缓慢，海平面上升的问题将长期存在。即使我们将大气中的温室气体浓度稳定在目前的水平，在1,000年或更长的时间内，海平面仍将持续升高。

图7　从现在到2100年的年平均温度变化（单位：℃）

将任何与天气有关的自然灾害都归因为全球变暖已经成为了一种潮流。虽然不能说某一场风暴或洪水是由于气候变暖所致，但越来越多的证据表明，极端天气出现的次数在持续增多。在20世纪后半叶，高纬度和中纬度地区极端降水事件增加的百分比高达4％，天气预报中出现了更多的暴雨、洪水和风暴。现有的气候特征可能将更加突出，湿润的地区将更加湿润，干燥地区将遭受长期持久的干旱。北欧和英国于是会遭遇更多的洪水，而北非沙漠将向南欧延伸，澳大利亚开始受到烈日的炙烤。大西洋“飓风带”在下半个世纪会更频繁地活动。2005年发表的一篇文章指出，在过去30年中，热带气旋的破坏力增加了一倍，文章同时预测，在未来几年，与其他地区相比，加勒比海诸岛、美国东南部和墨西哥湾沿海、日本和中国香港将遭受更频繁的袭击。到目前为止，几乎没有人会冒险说这肯定是全球变暖的结果。但是，当海面温度（SST）上升被看作是这些更强大风暴的驱动机制时，我们似乎可以建立一个合理的联系，即全球变暖意味着海洋会变暖，而海洋变暖则会导致更多更大的风暴。在过去5年中，随着大西洋热带洋面的温度上升，飓风发生的频率增加了一倍。同时，风暴变得更强劲，持续风速超过175公里/小时的飓风增加了2.5倍。在整个21世纪，海洋变暖的趋势将会持续，飓风带居民的前景堪忧。有风就会有浪，事实证明海浪的威力更加强大了。在英国西部和南部沿海，平均浪高大约3米，比30年前升高了1米多，而最大海浪的高度竟增加了3到10米。尽管现在还不能将这些变化直接归咎于全球变暖，但浪高的增加反映了北大西洋气候模式的变化，这种变化与持续变暖的全球气候系统的重整有关。海岸的进一步侵蚀已经危害到了英国许多裸露的海岸线，而海平面上升和风暴数目增加无疑将加重这种局势，形势会更加严峻。

图8　洪水中的新奥尔良：飓风“卡特里娜”造成的后果，是美国历史上经济损失最惨重的风暴

厄尔尼诺〔5〕（El Ni～no）事件的频发似乎也是由全球变暖所致，它是除了季节变化之外的第二大气候“信号”，它使西向信风减弱，并导致赤道暖洋流从西太平洋向东太平洋迁移，从而破坏当地的水产业，严重扰乱全球气候。这一潜在危害现象的出现频率从17世纪的每6年1次升至20世纪70年代以后的每2.2年1次，全球变暖可能是一个重要原因。

随着地球持续变热，不只是海洋和大气变得越来越狂躁不安，地壳也不例外。由于欧洲阿尔卑斯山和比利牛斯山等山区的温度增加，高海拔地区的永久冻土层开始融化，山体滑坡的次数更频繁、破坏力更大，严重威胁村庄、城镇和滑雪场的安全。由于冰雪融化导致山体稳定性减弱，瑞典出现了更多的岩崩、滑坡和泥石流事件，情况还有可能会恶化。几十亿吨岩石组成的整个山腰可能崩塌，将整个社区埋葬在瓦砾下。在过去的100到150年间，西欧诸多山脉顶峰的温度上升了1℃到2℃，这种情况可能还会加速。例如，瑞士滑雪胜地圣莫里茨（St Moritz）所在的山区在过去15年间气温就上升了0.5℃。如果这种速度持续下去，地球上所有山脉的顶峰可能都会变得不稳定，从而使得高山地区居民的生活更困难、更危险。我的同事西蒙·戴（Simon Day）博士甚至提出，海洋火山岛上降水的持续增多可能引发大型山体滑坡，导致横扫太平洋或大西洋的大海啸。对此我们会在第四章进一步讨论。

很明显，全球变暖将使这个世界变得多灾多难，地球居民几乎无人能够幸免。实际上，情况已经开始迅速恶化，特别是在地势较低的沿海地区和岛屿。在20世纪90年代，暴雨和洪水导致了西太平洋所罗门群岛上超过40％的居民的伤亡。对于其他地势较低的西南太平洋岛国，如汤加和密克罗西尼亚，形势同样严峻。在同一时期，澳大利亚受到自然灾害袭击的人口比例为1∶12，美国为1∶200，英国为1∶2000。但这仅仅是个开始。在新千年的第一年，以洪水、暴雨和干旱为主的各种自然灾害影响了2亿多人，占地球人口的1/30，这是个惊人的数字，而全球变暖效应还没有真正显现。毫无疑问，即使讨厌自然灾害，我们也只能把它看成未来几十年我们生活中的一个正常组成部分。而且，全球变暖的影响远不只是让地球更易受灾，其他重大而影响广泛的变化也开始显现，它们将同样对我们的生活产生巨大影响。当农业、水资源、野生动物和人类健康受到越来越严重的威胁时，国民经济将偏离正常的发展轨道，全球社会结构将开始瓦解。

少数国家能够在某种程度上适应这些变化，但是这种变化速度之快肯定会让亚洲、非洲和其他地区的一些脆弱的发展中国家无法适应。在全球人口膨胀、收入减少和污染加剧的情况下，全球变暖的影响无疑是非常可怕的。水资源的极度短缺就是最严重的问题之一。即使在今天，仍有17亿人口生活的国家饮用水供给不足，占全球人口的1/3，而在短短25年内，这一数字将达到50亿，这将引起亚洲和非洲大部分地区对水资源的争夺。与此同时，热带、亚热带和许多中纬度地区的农作物产量预计将会减少，从而导致荒漠化、粮食短缺和饥荒的扩散。对食物和水资源的争夺会导致规模空前的经济迁徙，给世界很多地区带来动荡和冲突。

在今天的欧洲和亚洲，春季树木发芽的时间比20多年前提早了一个星期，而秋天的到来则推迟了10天。这些变化看似有益，但也会促使新虫害向温带迁移，而这些地区以前是没有这些虫害的。英国南部的某些地方现在温度很高，足以滋生传播疟疾的蚊子，白蚁也在这些地方安了家。在热带地区，受到虫媒传染病——特别是疟疾和登革热——影响的人数将大幅增加，而饮用水的缺乏将使得霍乱继续危害老人、幼童和体弱者。在城市地区，酷暑和日益严重的污染也将危害人们的健康，最严重的同样是在那些不可能有空调的贫困社区。由于全球各大洲的地面温度在本世纪末的上升幅度预计将高达8℃，现在帮助吸收温室气体的温带和热带森林届时将开始枯萎，成千上万不能适应新环境的动物物种也会随之消失。除森林外，草场、湿地、珊瑚礁、环礁、红树沼泽地、敏感的极地和高山生态系统也将为生存和适应而挣扎，但其中许多将会消亡。我们的休闲活动也会受到影响。过度干燥的欧洲南部不仅不再适合谷物生长，对喜欢阳光的人来说也变得太过炎热，至少夏天如此。随着大多数山地冰川在本世纪末消失，降雪大幅减少，冬季运动产业也前景暗淡。从生物多样性和旅游产业的角度看，近期最为糟糕的预测结果是：所有的大型珊瑚礁将在50年内消亡，一些壮丽的自然奇观也会随着海水变暖而消失，但我们当中仍有部分人能够继续炫耀地挥霍，或者努力追求这种生活。

目前为止，我所谈到的事都正在发生，或者已经被大型的气候模型所预测。这些模型的不断升级能够更好地预报全球变暖对我们的影响。然而，我们必须随时准备应对突发事件，这些事件包括我们从未想到过的情况，以及目前我们认为不大可能出现的严重后果。我将在下一章详细论述其中一种情况：一个寒冷的北大西洋小岛置身高温环境时的情景。在这里，我还想提出另一种可怕的情况，即全球变暖引起的大幅度海平面变化可能引发更多的火山爆发、地震和大滑坡。不可思议吗？以往的证据表明这是很有可能的。自从1万年前的上次冰期末以来，海平面快速升高，海水的压力对大陆边缘地区产生了巨大影响，引起火山喷发、活动断层移动以及大陆架区域大的滑坡和崩塌。在后冰期时代，海平面上升的平均速度大约是每年7毫米左右，如果格陵兰或者南极洲西部冰原最终因全球变暖而融化，由此引起的海平面上升的速度也大致相同。

但是，问题在于我们不知道海平面需要上升多少或多快才能使这些情景重现。有趣的是，低气压天气系统过境时，仅几十厘米的海平面上升就导致了美国阿拉斯加的巴甫洛夫火山在冬季爆发。也许到那时，未来不只是变暖，而是变得灼热。我们还有其他的担心。有机碎片分解所产生的气体积累起来，在海底沉积物中形成所谓的天然气水合物（gas hydrates）。这些水合物是固态甲烷，看起来更像水冰，其物理状态极易受温度变化影响。温度仅上升1℃就可使其从固态快速离解成气态，从而增加对周围沉积物的压力，进而导致大面积沉积物质的不稳定和崩塌。有人提出，正是这一物理过程引发了斯图雷加滑坡（Storegga Slide），即8,000年前地球持续变暖时发生在挪威南部沿海外的两大海底滑坡。崩塌引起的巨大海啸横扫苏格兰东北部，在厚厚的泥煤层中留下了沙土沉积。如果在今后几百年中，全球持续变暖，那么情况可能着实会惊心动魄起来。

是好、是坏、还是疯狂？

所有生活在地球上的人都无法回避全球变暖的影响，对数十亿人而言，由此产生的环境恶化将使生活异常艰难。现在想要回到从前已经太晚了，但是至少我们能够努力减轻全球变暖产生的最坏影响。问题在于：我们能够达成一个能有效解决问题的国际共识吗？1997年的《京都议定书》曾给了我们希望，其目标是在2008到2012年前，全球温室气体的排放量减少5.2％（低于1990年的排放水平）。尽管俄罗斯在2005年批准了该协议，美国政府却拒绝成为协议签约国，这意味着我们取得的进展远远不够。事实上，情况比这还糟。由于美国不批准协议，2008到2012年之前，所有工业国家的排放总量将上升大约12％，远远高于很多“一切照常”的预测结果。温室气体排放情况非但没有好转，而且日益恶化。美国是世界头号污染大国，其排放量占全球总量的25％，除非说服美国及其同伙澳大利亚与国际社会一起努力来解决这一问题，否则很难出现转机。也许唯一能说服这些国家政府采取行动的方式就是：越来越强大的飓风不断袭击美国东部和墨西哥湾沿海城市，或者在澳大利亚出现为期10年的干旱。但是，美国也传出了一些好消息。截至2005年8月，纽约、洛杉矶、芝加哥、迈阿密等177个城市的市长已经签署了由西雅图市市长发起的《气候保护协议》，协议要求各签署城市要努力达到或超过《京都议定书》所确定的目标。同月，包括纽约州、新泽西州和马萨诸塞州在内的东北部的9个州达成协议，商定将温室气体的排放限制在当前水平以下，目标是到2020年将排放量减少10％。这的确是一小步，但这一步却迈向了正确的方向。

随着全球变暖持续成为公众关注的焦点，来自“纯技术倾向”（technofix tendency）的声音也越来越多。这些旨在缓解全球变暖的提议既疯狂又荒诞——比如在太空放置巨大的反射镜来转移太阳辐射。还有更加荒谬且“天理难容”的：将一两个彗星转向，使其经过地球，利用它们的引力将地球摆动到一个距离太阳稍远的轨道上。其他的提议是经过非常认真的科学思考后提出的，如果未来局面失控，我们也许在某一时刻不得不采用。这些提议包括：把海洋当作大气中二氧化碳的倾泻场，用物理的方法通过管道或箱子将二氧化碳排放到深海，或者将铁屑撒入海底，促进那些能从大气中吸收二氧化碳的海洋微生物的生长。小规模的实验表明，两种方法都有效，但是要通过大规模的实验来改变现状，则需要巨大的财力和国际社会的一致努力。除非当前形势失控，否则这些都很难企及。除此之外，要说服大众舆论接受这种想法——我们要祸害海洋以修复人类对地球大气的破坏——将是一场相当大的公关活动。

毫无疑问，如果我们要扭转全球变暖的趋势，我们大家必须改变生活方式，告别过度挥霍的社会，转向高效节能型社会，鼓励对现有能源和资源的高效利用。解决全球变暖问题与广泛实施可持续发展战略紧密相连。全球变暖将使人类的生存环境发生巨大变化，从而使我们熟悉的世界走到末日。要使环境不再持续恶化，我们必须有强烈的动机去改变我们的生活方式。在发达国家，我们别无选择，只能削减燃料消耗，投资可再生能源，更大规模地循环利用，尽可能进行本地生产，而不是把水果蔬菜从地球的另一面空运过来。也许发展中国家政府会提出抗议，对此我非常理解，但他们不必重走欧洲和北美曾经走过的粗犷型的工业化路径，理由简单合理：如果发展中国家政府不这样做，国家和民众会是最大的受害者。发展中国家现在就必须致力于可再生能源的开发和循环使用，世界经济强国有义务支持他们朝这个方向开发。尽管《京都议定书》流产的阴影笼罩了一切，还有一个有待讨论的温室气体减排方案，即在较长时间内实现温室气体排放的稳定和减少。该方案称为缩减与收敛（Contraction & Convergence），或简称C&C，这个创造性的方案由伦敦全球公共资源研究所（GCI）于1995年提出，它基于两个原则：一、温室气体排放必须减少；二、达到这一目标的手段方法必须对所有人都公平合理。因此，C&C方案提出了人均减排概念。通过国际协议决定每年的排放量必须缩减多少，然后再将排放许可量按照不同国家人口数分配到所有国家。排放许可是可以交易的，这样，美国和澳大利亚等排放量超标的国家就可以从人口众多的发展中国家购买它们的剩余指标。这一极简单的方案日益受到关注，目前，它在联合国、欧洲、中国、甚至一些发展中国家和美国政客中都有强有力的支持者。随着气候温和时代的结束和温室地球时代的来临，我们及后代将不可避免地面临漫长而艰苦的斗争，而C&C方案也许能使这一转变不至于那么令人绝望。

令人不安的事实

·到本世纪末，预计地球比过去15万年中的任何时期都热。

·到2100年，全球地面温度上升幅度将高达8℃以上，海平面上升幅度将高达88厘米。

·大气中二氧化碳浓度可能高于过去2,000万年间的任何时期。

·在2000年，全球1/30的人口受到了自然灾害的影响。

·到2025年，50亿人口生活的国家将供水不足。

·在50年内，世界上所有大型珊瑚礁可能会因为海水升温而消失。

·冬季体育产业的现行形式到2100年将很可能消亡。

·西南极洲冰层在未来200年内融化的概率为5％。这种情况一旦发生，全世界所有的沿海城市都将被淹没，其中包括纽约、伦敦和悉尼。

注释

〔1〕根据联合国粮农组织发表的报告，全球10.5亿头牛排放的废气是导致全球变暖的最大元凶。这些废气中有大量甲烷，其暖化地球的速度比二氧化碳快20倍。

〔2〕CFC也称为氟里昂，曾被用于冰箱、喷气机燃料和清洁溶剂等领域，这种化合物会破坏大气的臭氧层。1987年的《蒙特利尔议定书》禁止向大气中排放该物质。HFC是CFC的替代物。

〔3〕也称“阳伞效应”：大气中的气溶胶悬浮颗粒一方面能增加行星反照率，减少到达地面的太阳辐射，另一方面能作为凝结核，促使云的形成，增加云的反照率，进而减少到达地面的太阳辐射。两方面性质都有助于地面和底层大气的温度降低，在一定程度上抵消了温室效应。由于北半球工业化程度较高，空气污染较南半球严重，“遮蔽效应”在该地区表现最为明显。

〔4〕《京都议定书》，全称为《联合国气候变化框架公约之京都议定书》，是联合国气候变化框架公约的补充条款。1997年12月在日本京都由联合国气候变化框架公约参加国第三次会议制定。议定书规定工业化国家要减少温室气体的排放，以减少全球气候变暖和海平面上升的危险，发展中国家无此义务。美国曾于1998年11月签署该议定书，2001年3月又单方面退出。澳大利亚则没有批准。《京都议定书》于2005年2月16日起正式生效。

〔5〕在稳定的西向信风作用下，太平洋赤道海域出现由东向西的暖洋流，使太平洋西部海域为暖水区，东部则为冷水区。厄尔尼诺事件指赤道东太平洋的持续增温现象。厄尔尼诺海流特指沿秘鲁海岸向南流动的一支暖流。

第三章
冰期来临

火与冰

普通大众对科学越来越失望，主要原因之一就是他们觉得科学家们总是争论不休、变化无常。实际上，正是通过不同观点之间的交锋，直到有足够证据表明一方获胜并得到认可，科学才得以进步。但是，对大众如此解释则是徒劳。人们希望科学家能够统一说法，告诉他们什么是对，什么是错，使他们的生活更轻松，烦恼更少。如果你所关注的事情是自己的职业或婚姻，你就不会考虑转基因作物是好是坏，也不会去想如何吃牛肉——是带着骨头吃还是切下来吃，甚至不用理会你的子孙后代是身在冰山还是火海。然而，在过去几十年中，科学界的共识似乎又有了180度的大转弯。上一章我们看到，除了那些标新立异的气候学家，大多数气候学家现在都承认这一事实：地球正在快速变暖，原因是人类活动所导致的环境污染。然而，在20世纪80年代，气候学领域所关注的大问题是：下一次冰期何时出现？为什么会这样？是气候学界的观点发生了什么变化吗？实际上变化并不大。正如我随后要解释的，冰川会再次推进，地球有可能在未来1万年内陷入严寒。然而，变化体现在人们已经认识到：当地球从目前所处的间冰期进入长达数万年的冰期时，人类活动导致的全球变暖及其对气候的影响可能会在这种自然转变的关键时期起到一定作用。令人困惑的是学者们不能肯定这种作用是什么，尽管你本能地希望全球变暖能够推迟、甚至完全阻挡下一次冰期的来临，但一些科学家认为，持续的大幅升温实际上会加速下一次冰期的到来。即使情况并非如此，问题仍然存在。既然知道另一个新冰期即将出现，我们不是应该主动保持地球温度吗？不是应该张开双臂欢迎全球变暖吗？换句话说，我们目前面临着一个残酷的选择，以往关于全球变暖的大辩论中很少提及：我们希望眼前这个熟悉的世界由什么来终结——是火？还是冰？

如何冰封地球

在地球形成初期，它的表面是沸腾的熔岩海洋，到处都是火山爆发。尽管随着主要地质变化减缓，地表温度大幅下降，但在地球46亿年的历史中，大部分时间气候都很温暖。然而，一些非常偶然的事件宣告了巨大冰原的形成，从而使地球从温暖的天堂变为寒冷的地狱。艺术家的描述和电视纪录片让大多数人已经熟悉了最后一次大冰期，那时猛犸（已经灭绝的古代长毛象）漫步在冻土带上，满身长毛的人类祖先在冰冻的世界里为生存而苦苦挣扎。直到近期，对与冰有关的岩石形成过程的研究才向我们揭示了地球历史中一个更久远、更可怕的冰冻时期。那时的地球只不过是飞驰于太空的一个冰冻的雪球。在很久很久以前的一段地质时期——现在被越来越多地称作成冰纪〔1〕（Cryogenian，这一名称恰如其分；源于冷冻剂cryogen）——地球处在历史的临界点上。自地球形成35亿多年以来，其温度已经大幅度冷却，此时的问题是如何保持温度。大约在8亿至6亿年前，太阳辐射比现在弱，地球接收的辐射比现在少6％左右。而且，导致目前全球变暖的以二氧化碳和甲烷为主的温室气体的浓度在那时很低，不足以抵御太空的寒冷。巨大的冰原迅速形成，由两极向赤道推进，将整个或大部分地球（仍然是争论的焦点）裹在1公里厚的冰层中。由于雪白刺目的冰层把到达地面的太阳辐射反射回了太空，地表温度下降到了-50℃，永冻冰层出现的可能性极大。但是，可以说一定是发生了什么事使得地球冲破了冰层，否则我今天不可能在这里告诉你这些。事实上，这种“雪球”状态可能出现了多达6次，每当气候回暖，这种“雪球”状态就会消失。

没有人能确定地球是如何成功地摆脱冰冻状态的。也许是火山爆发挽救了地球。在长达几百万年甚至几千万年的严寒之后，火山爆发排出的大量二氧化碳似乎产生了显著的温室效应，使得大气温度上升、冰层融化。地球上的生命顽强地走出了历史中的这个特别的创伤期，虽然倍受挫折和打击，但仍跃跃欲试。“雪球”地球最终变暖，紧随其后出现了生物多样性的“大爆炸”，它标志着5.65亿年前寒武纪时期的开始。与成冰纪的酷寒相比，距离我们最近的第四纪冰期（Quaternary ice ages）就逊色不少。虽然第四纪冰期的影响范围较小，但这些距今最近的严寒却是决定性的，因为它们与人类远祖出现和进化的时期一致。不仅如此，它们还可能影响到人类的未来。

在地球的近代史时期，太阳辐射水平一直比成冰纪时期高很多，二氧化碳和其他温室气体的含量也更高。但是，为什么在大约一千万年前的中新世（Miocene）末期，冰川又一次开始形成，并且推进到北半球的大部分地区呢？更重要的是，为什么在大约300万年前，向南挺进的冰层得以加强？在第四纪科学和环境变化领域，这仍然是一个热门话题，但本书不会对相关理论作详细的分析，在此只需指出，在过去200万年中，出现了20次左右严重影响地球的冰期，其原因包括：喜玛拉雅山脉隆起而导致的对地球大气环流的破坏，以及巴拿马地峡出现而引起的全球洋流系统的剧烈变化。

虽然以上两个惊人的地球物理事件——或者只是其中之一——可能促使地球日益寒冷，但当时冰层早已开始活动，我们需要从其他地方寻找冰期形成的根本原因。换言之，什么原因导致了冰期的出现？又是什么原因使它结束？二者同等重要。多年来，这个问题吸引了众多科学家。早在1864年，苏格兰地质学家詹姆斯·克罗尔（James Croll）就首次给出了解释，在20世纪30年代又由塞尔维亚科学家米卢廷·米兰科维奇（Milutin Milankovitch）进一步扩充。克罗尔-米兰科维奇（Croll-Milankovitch）天文冰期理论（Astronomical theory of the ice ages）指出，地球公转与自转轨迹的长期变化是第四纪冰期盛衰的根本原因。根据天文学理论，冰期出现的前提是北半球高纬度地区的夏季足够清凉，以保存冬季降雪。随着冰雪的逐年累积，地表反照率（albedo）增大，夏季日照的影响更小，冰盖和冰川加速成长。但是，怎样才能首先使北半球的夏季变凉呢？这正是天文学要解答的问题。只有到达地面的太阳辐射量减少，才能导致高纬度地区的清凉夏季，而前者取决于两个因素：地轴倾斜度的变化和地球绕太阳公转轨道的变化。

图9　过去42万年间的温度变化表明，在大多数时间内，地球温度比目前温度低许多

如果地轴没有倾斜，地球上就不会有四季变化。例如，北半球处于夏季时，北极朝太阳倾斜，更多的阳光直射到北半球表面，使其温度上升。与此相反，在冬季时，北极偏离了太阳，温暖的长夏被阴冷的北半球冬季所取代。此时，南半球受到了更多的太阳直射辐射，那里的人沐浴着温暖的阳光，而北半球的人则在阴暗的天空下瑟瑟发抖。虽然地轴的平均倾斜度为23.5°，但它并不是常数。地球像一个旋转的陀螺一样绕地轴进动（precesses），周期为2.3万至2.6万年。这种进动使地轴的倾斜度在22°到25°之间变化，周期为4.1万年。当倾斜度最小的时候，冬季实际上更温和，更重要的是，高纬度地区接收的太阳直射减少而变得更冷，这就使得冬季的降雪更不易消融，有利于冰盖增长。除此之外，还有另一种有助于冰期出现的机制，即“天文驱动机制”（astronomical forcing mechanism）。像所有的行星一样，地球绕太阳公转的轨道并非圆形，而是椭圆形的，轨道形状的变化周期大约在10到40万年之间。现在地球离太阳的最近点出现在1月份，这时北极偏离太阳，使得北半球的冬季偏冷。然而，就在1.1万年前，这一最近点——也叫近日点——出现在7月份，此时北半球夏季温度就会有所上升。

为了便于理解，我来画一些图示。如图10所示，在地球倾斜度和地球轨道的变化中可以确认出有规律、可预测的循环——米兰科维奇循环（Milankovitch Cycles），周期在几千年到几十万年之间，这些循环决定了到达地球表面的太阳辐射量，进而决定了地表温度。有时几个循环恰好重合，使高纬度地区的夏季温度下降，从而使冬季降雪得以累积。单靠这一点还不能产生在最近几百万年几乎一直覆盖北半球的巨大冰盖，但随着冰雪覆盖区域的扩大，越来越多的太阳辐射被反射回太空，加速了冷却过程。冰期本质上就是这样出现的。与此相反，在其他时候，各种循环彼此抵消，导致地球变暖，冰盖就会退回到极地。

虽然米兰科维奇和后来研究这一问题的学者能够解释冰期的形成机制及其周期性，但是，冰期为什么出现在大约1,000万年前，而不是贯穿整个地球历史？他们对这一问题的解释则不太理想。原因之一可能是地球大气中二氧化碳的浓度水平在过去3亿年中平稳下降，从1,600ppm下降到工业革命前的279ppm。有人曾经提出，也许只有当地球大气中二氧化碳的浓度低于一个临界值——比如400ppm——“天文驱动”才足以启动冰期的冷热循环。我们不禁要问：一旦二氧化碳浓度在未来20多年后超过这一临界值，我们是否就会永远告别冰期？这个问题我们稍后讨论。

我们有可能在未来的某个时候再次面对冰期，基于这种可能，让我们看看上次冰期极盛时期的情况。随着温度在大约12万年前开始下降，地球上越来越多的水体被山地冰川和极地海冰所封锁，使得北半球陆地冰盖范围扩大，导致了海平面的大幅下降。这一时期，冰盖至少4次向南朝赤道扩展，在1.5到2万年前，冰盖达到顶峰。

那时的海平面比现在低大约120米，相当于40层楼，连接各大洲的新陆桥露了出来，极大地方便了各种动物和人类远祖的迁徙。其中一座陆桥横贯白令海峡，亚洲人可以穿过它进入北美洲，从那里开始，他们最终开拓了一个新世界（New World）。就在人类的600代以前，地球北部牢牢地被冰川作用所控制，全部陆地的1/3被冰层覆盖，世界上5％的海洋被冻结。与今天相比，上次冰期在极盛时期的环境非常恶劣，全球平均温度比今天低4℃，而北部高纬度地区还要更低。在英国，温度降低了15℃到20℃，整个国家变成了一块冻结的荒地，巨大的冰盖向南移动，抵达泰晤士河以远。北美洲也有一些极恶劣的环境，那里大部分地区的温度比今天低25℃，冰原厚度达到几公里，生命根本不可能存在。然而，值得注意的是，正当地球看似要回到成冰纪的“雪球”状态时，令人惊奇的变化发生了。地球开始迅速变暖，巨大的冰盖开始融化，其速度远比冰盖形成时要快很多。融化的雪水源源不断地流入冰原周围的巨大湖泊，随后注入海洋，使海平面上升，淹没了几千年前刚露出来的土地。到1.2万年前，海平面上升的速度比对下个世纪最悲观的预测还要快很多，几个世纪内上升了约10米。气候持续变暖——几乎一直是这样。从冰期的极盛期到现在温暖的间冰期，这个过程充满了起伏，冰盖不止一次地试图占据中心舞台。例如在大约1.28万年前，冰盖停止了快速撤退，开始了一波为期1,000年的冷冻期，称为新仙女木期（Younger Dryas），与出现时间较早、不太寒冷的中仙女木期（Older Dryas）相区分。没有人能够肯定这次寒潮的起因，但有人提出主要原因是加拿大阿加西湖水的大量倾泻。早已消失的阿加西湖是北美洲众多由冰川融水形成的巨大湖泊之一。湖水突然灾难性地全部泻入圣劳伦斯河，由此汇入北大西洋，从而破坏了流向极地的暖洋流，使得高纬度地区的气候变冷，冰盖再次形成。新仙女木事件和类似的后冰期寒潮事件给了我们深刻的教训，当地球正在经历剧烈的气候变化时，我们更应该牢记这些教训。首先，冷暖之间的转换异常迅速——可能在10年内，其次，洋流的破坏会对气候变化有深远的影响。关于后者可能产生的负面影响，稍后我会详细讨论。

图10　米兰科维奇周期决定了冰期来临的时间；地球绕太阳公转轨道的变化（上图），地球自转轴倾斜度变化（中图），地球自转轴进动（下图）

狄更斯、白色圣诞、小冰期

读到这里，每一位读者似乎都已熟悉冰期一词，但是大家对小冰期（Little Ice Age）是否同样熟悉？气候学家用“小冰期”一词来表示从1450年起——也可能是1200年——一直持续到1850年和20世纪初的一段寒冷时期。在整个小冰期内，冰川快速推进，吞没了高山村落，而北大西洋海冰严重破坏了冰岛和斯堪的纳维亚的养殖业。传说伊努伊特人曾远涉重洋，一路向南，最远曾抵达苏格兰，而在格陵兰强盛一时的北欧海盗则被冰川阻隔，从此销声匿迹。

在17世纪末，英格兰的年平均温度几乎比1920到1960年间低1℃，导致了冰天雪地的寒冬。“冰雪节”经常在冰冻的泰晤士河上举办，降雪也很常见。查尔斯·狄更斯（Charles Dickens）在许多著作中描写的白雪皑皑的冬天就是这个寒冷时期的真实写照，这样的冬天在很大程度上孕育了我们对传统的“白色圣诞节”经久不变的期望。

究竟是什么引起了小冰期？这是一个尚在激烈争论中的问题。然而很明显，由于大多数寒潮都发生在工业革命前，人类活动对此肯定没有影响。尽管如此，在全球变暖的背景下理解小冰期仍然是极其重要的，原因就在于如果我们不了解近代地球气候的自然变化，就不可能揭示人类活动所产生的影响。事实上，小冰期并不是历史上唯一一次有悖气候规律的情况——如果存在气候规律的话。就在这次寒潮（指小冰期）来临前一刻，至少是欧洲还沉浸在中世纪暖期，这一时期大约从公元1000年持续到公元1300年。在此期间，英格兰北部的葡萄长势就像今天一样，而生活在格陵兰的古斯堪的纳维亚人则能够在一些近期才被冰雪掩埋的地方放牧。从小冰期到19世纪末正是全球范围内的工业化加速时期，这是引发目前对气候变暖原因的争论的重要因素。

正如上一章提到的，绝大多数科学家一致认为全球变暖是人类活动造成的，但是，还有一些科学家坚持认为这只是纯粹的自然变化，将目前的气候变暖看作地球走出小冰期后进入另一个与中世纪暖期类似的时期。虽然有充分的证据表明全球变暖是人为导致而不是单纯的自然变暖，但是毫无疑问，人类活动的影响附加于纯自然变化之上，而这种自然变化在近期导致了重大的气候转变。为什么纯自然变化也能引发重大的气候转变？太阳可能是一个主要因素，它的辐射量在100年到1万年内持续变化。例如，出现在小冰期的两个最冷时期就与如下两个太阳活动明显减弱的时期几近重合：公元1400到1510年间的史波尔极小期（Spörer Minimum）和公元1645到1715年间的蒙德尔极小期（Maunder Minimum）。在这两个极小时期，几乎看不到太阳黑子，极光几乎不存在，这表明地球接收的太阳辐射减少。据从事太阳研究的学者估计，太阳在蒙德尔极小期可能比今天暗0.25％，但这足以引发明显的降温。然而，其他因素也可能起了一定的作用。新近的一个理论认为当时的爆发性火山活动具有极为重要的作用，至少加剧了小冰期的寒冷。1815年发生的印度尼西亚坦博拉火山大爆发就是如此，大型火山爆发更能有效地使大量二氧化硫和其他硫化物气体进入平流层，即大约10公里以上的大气层。在这里，这些气体与大气中的水汽结合，它们所形成的细小的硫酸烟雾能够减少太阳入射辐射，从而导致对流层大气（10公里以下的低层大气）和地面的冷却。我们将在下一章进一步讨论。

图11　小冰期内的冬季往往非常寒冷，足以在泰晤士河上举办冰雪节（1739—1740）

不列颠冰期

对历史气候变化了解越多，就越能清楚地看到，剧烈的气候变化可能会突然发生。大约几十年内，地球气候就从日益变暖返回到了1.28万年前新仙女木期的严寒，这就足以证明这一点，从中世纪暖期到小冰期的快速转化也与此类似。同样令人不安的是，在特定条件下，气候可能突然从一个极端走向另一个极端，正如当前从人为引发的气候变暖突然走向另一个极端一样。这就回到了本章开始时的问题：全球变暖有可能使地球回到寒冷状态吗？这似乎与直觉相反，但越来越多的证据表明这种情况很可能发生，至少在英国和欧洲西北部，也许还有整个北大西洋地区。热带棕榈树之所以能在爱尔兰西部和英格兰西南部生长茂盛，唯一的原因是墨西哥湾（暖）流（Gulf Stream）携加勒比海的暖水向北流。结果是英国和爱尔兰远比处于同一纬度的加拿大东部温暖，加拿大东部则不得不忍受副极地的寒冷。如果没有了来自南部的暖水，将发生什么情况呢？情况很可能是英国的气候会非常寒冷——也许还有欧洲西北部大部分地区——有人甚至认为其寒冷程度可以与挪威的斯瓦尔巴群岛（旧称斯匹次卑尔根群岛）相匹敌，这些冰雪覆盖的岛屿位于格陵兰东部，是北极熊的领地。在最近一项研究中，英国气象局模拟了墨西哥湾流停止后的情形。结果显示，在湾流停止后的10年内，整个北半球将变冷，北大西洋周围最明显。在英国，严冬将在湾流停止后的几年内来临，温度骤降到-10℃以下。

使墨西哥湾流减弱或停止的途径之一是向北大西洋倾注巨量的冷水，从而使湾流短路，这正是许多旨在研究本世纪及未来全球变暖影响的气候模型的预测结果。最新预测结果表明，最迟到2100年，温度会上升2℃到3℃，墨西哥湾流因此大幅减弱或者停止的概率为45％。仅在50年内，英国周围海水就会大幅度冷却，从而改变主要的天气模式，使该地区的气候更加寒冷。当全球其它地区酷热难当时，北大西洋地区却可能是一片冰天雪地，比小冰期还要严寒。这也许仅仅是个开始。北大西洋地区洋流变化的间接效应可能会扩散，从而颠覆目前气候变暖的趋势，将冰雪带回北半球。最后，让我们看一看冰期回归的前景以及人类在此过程中所扮演的角色。

出油锅　入冰窟

按照米兰科维奇循环理论，地球已经为本次间冰期的终结和全冰期的回归作好了准备。一些人认为，现在所需要的只是一个诱因，即对气候系统的一次突然冲击，从而使其失去平衡并开始扰动，直至崩溃并陷入十分恶劣的局面。全球变暖能否提供这样一次强度适中的冲击仍然值得怀疑，但最新的研究表明，今天的气候变暖可能会导致未来的气候变冷，这引发了越来越多的关注。北大西洋的洋流系统又成为了关键所在，它与以往的冷暖转换有密切关系。实际上，大多数人所熟悉的墨西哥湾流只是洋流系统的一部分，该洋流系统有很多名称，其中大西洋倒转环流（Atlantic Overturning Circulation）是最直观的一个。当墨西哥湾流的温盐海水向北流动时，海水逐渐冷却，导致密度增大。在到达北冰洋之前，海水下沉并形成一股向南流动的深层冷流，汇入一个更宽阔的、被称为全球输送带（Global Conveyor）的洋流系统。

看来只要寒冷控制了北半球，大西洋倒转环流的作用就会被严重破坏。例如，在新仙女木期，这一环流就曾被严重削弱，使得北欧的温度下降多达10℃。有关海洋温度和盐度的最新证据也表明，在大约两万年前上次冰期的极盛时期，墨西哥湾流非常弱。这些证据来自对有孔虫类（foraminifera）这种海洋微生物的壳体研究。那时，墨西哥湾流的强度只有现在的2/3，整个洋流系统大幅减弱。问题是此次减弱是导致上次冰期的原因之一吗？还是仅仅是一个结果？没有人知道答案，但总体来说湾流强度减弱将使北半球更为寒冷，而且这一减弱似乎与巨量冷水注入北大西洋有关。由于北冰洋海冰和格陵兰冰盖的融化，预计未来几百年内湾流强度即会减弱。

在1.28万年前的新仙女木期，从冰川湖排出的大量冷水仅产生了一次1,000年左右的短期寒潮。但是，那时的地球正处在米兰科维奇循环中的温度上升期。现在，我们处在间冰期到下一个冰期的转换时期，如果没有人类活动造成的污染，温度将有望逐步降低。大量的冷水流入北冰洋不但可能引起欧洲西北部的短期寒冷，也可能触发影响整个北半球的新冰期。这种看法并非没有道理。也许我们不用等多久。在20世纪90年代，从事气候模拟研究的美国学者罗纳德·斯托佛（Ronald Stouffer）和亚历克斯·霍尔（Alex Hall）几乎连续10年运行了一个地球气候系统的计算机综合模型，以探讨未来几千年的气候状况。他们的发现着实令人担忧。据该模型预测，大约在3,000年内，格陵兰上空的强西风将促使大量北冰洋淡水注入北大西洋。由于密度较低，这些冰冷的淡水将停留在北大西洋表面，使其上空空气变冷并形成一个低气压天气系统，并通过正反馈机制使西风再次加强。预测结果表明，北大西洋将冷却3℃以上，大西洋倒转环流也会减弱，欧洲西北部的天气将更加寒冷。在该模型中，寒冷期仅仅持续了40年左右，但我们关心的是，如果全球变暖促使格陵兰冰盖大面积融化，则注入北大西洋的冷水量的增加可能把短暂的区域性变冷放大为大范围的持久性严寒。更加堪忧的是，人们可能已经探测到了即将到来的严寒的第一个征兆。最新观测显示，位于苏格兰和法罗群岛之间一支重要的南向洋流在过去50年内速度减慢了20％左右。这会是大西洋倒转环流崩溃和气候平稳地步入严寒的预兆吗？

要说明目前拿全球气候来做试验有多不合时宜，最好的方法之一就是比较本次间冰期和上次间冰期的温度廓线。从图12中可以看到，自然温度在过去的几千年内呈持续下降趋势。目前，人为导致的温度上升似乎扭转了这一趋势，如果没有温室气体排放，在大约8,000年内，地球的温度会降低3℃左右，地球将逐步走向下一次冰期。虽然全球变暖此时抵挡了严寒，但它对大西洋倒转环流的影响最终会加速下一次冰期的到来。

图12　本次和上次间冰期温度对比表明，我们已经在走向下一次冰期

到目前为止，我希望你已经相信当前的全球变暖有可能引发寒冷天气的出现，这可能是由于持续不减的温室气体排放所致。如果全世界的人都醒悟过来，大幅度削减排入大气的二氧化碳和其他气体，那又会怎样呢？从图中可以看出，冰期终究会来临。这仅仅是我们愿意马上进入冰雪世界，还是希望先呆在桑拿室，然后再去冰雪世界的问题。不论选择哪种，一旦冰期回归，后人的生活必定会越来越艰苦。届时，在欧洲、北美洲、俄罗斯、亚洲中部和东部，人类将无法生存，进而导致人类大规模地向南迁徙，途中无疑会伴随着为争夺生存空间和资源而发生的流血战争。在冰期地球（Ice Age Earth）的气候状况下，地球上不可能再维持80到100亿的人口，大范围的饥荒和内乱无疑将导致人口锐减。毫无疑问，就像上次冰期来临时一样，人类还会继续生存下去，但却失去了往日的活力。

令人不安的事实

·在8亿年前至6亿年前这段时期，地球是一个冰冻的雪球，表面被1公里以上的冰层覆盖。

·自上次冰期末以来，人类只经历了600代。

·在上次冰期的极盛时期，英国的温度比现在低15℃到20℃，在北美洲大部分地区，当时的温度比现在低25℃以上。

·自大约1.8万年前冰雪开始消退以来，海平面上升幅度超过了120米。

·温度上升仅2℃到3℃——这在2100年以前肯定会发生——就可能导致墨西哥湾流的大幅减速或停止，这一概率为45％。

·在过去50年内，位于苏格兰和法罗群岛之间的一支大西洋洋流减弱了20％。

·如果没有温室气体排放，在8,000年内温度可能会降低3℃。

注释

〔1〕成冰纪（NP2）是地质年代中的一个纪，属于前寒武纪元古宙新元古代，期间出现全球雪球事件，是生物低潮期。

第四章
地球内部的大敌——火山超级爆发、大海啸以及即将到来的大地震

地球上的地狱

想象一下地狱中最恐怖的画面。黄绿色的硫化物气体发出令人作呕的恶臭，弥漫在漆黑的世界里，只能看到远方模糊的地平线上一缕昏暗的红光。从天而降的大量灰白色粉末如雪粒一般迅速塞满眼窝、鼻孔和耳朵，使人来不及清除。人们一边干咳一边连忙将手指伸入口中，千方百计地想要把吸入的灰泥抠出来，但没有任何效果。突然，一道刺目的闪电展现了托尔金（Tolkien）笔下的魔多城一般可怕的景象——以每小时0.5米的速度堆积的灰末将所有熟悉的地貌掩埋。一声炸雷预示了黑暗和《圣经》中的大洪水的重新到来。几秒钟内，成堆的灰末变成了湍急的泥浆流，几乎要把你的双脚冲走。雨滴和灰末混合而成的泥球不断地击打着你的身体，那些不断变厚的黏糊糊的火山灰泥浆把你压得喘不过气来。大地好像从未沐浴过温暖的阳光，但是天气没有一丝寒意。事实上，你的躯体正被闷热的空气慢慢烘烤着，每一个毛孔都流着汗，与全身的泥浆混在一起，把你的身体慢慢榨干。

全世界大约有5亿人生活在约500座历史上爆发过的活火山附近的危险地带，对其中一些人来说，上面的情景根本就不用想象。他们早已尝到了地狱的滋味。1991年，皮纳图博火山（菲律宾）爆发，1994年，位于拉包尔（巴布亚新几内亚）的瓦尔肯和塔鲁鲁两个火山爆发。如果将上面所描绘的景象说给这些火山爆发中的幸存者，他们会点头说：“我曾亲身经历过！”对于那些居住地远离火山的人来说，不论听起来多么可怕，上面的情景并没有什么不寻常。但是，如果上面的景象出现在距离火山爆发1,500公里外的地区，情况又如何？可以说情况真的非同小可，因为它意味着地球正在遭受自然界超级杀手之一——超级火山爆发（super-eruption）的肆虐和蹂躏。这些巨大的爆炸甚至使近代最大的火山爆发相形见绌。1883年，印度尼西亚喀拉喀托火山大爆发，造成爪哇岛和苏门答腊岛大约3.6万居民死亡。但与惊天动地的超级火山爆发相比，这一灾难性火山爆发就显得苍白而微不足道，甚至连发生在耶稣诞生前1,500年、将希腊的锡拉岛（Thera）撕裂成碎片的大爆发，也只不过像是燃放了一场爆竹。

我们很幸运，因为超级火山爆发并不常见。据估计，在过去200万年的地球历史中，每10万年中可能有两次这样的大爆发。最近的一次发生在2.65万年前新西兰的北岛，大爆炸震裂了岛上陶波（Taupo）这个地方的地壳。但是，这并不意味着我们可以在另一个2.4万年中高枕无忧。就像公交车一样，自然现象的发生时间极不规律，因此，下一次超级爆发可能发生在最近10年，也可能是10万年。而真正可怕的是，我们不可能像在“寻常”的火山灾难中那样避开超级火山爆发带来的毁灭性后果。我们中间那些生活在地理条件最优越的国度的人们仍会发现：即使超级大爆发发生在遥远的地球另一端，我们安逸舒适的世界也会天翻地覆。这是因为超级大爆发会对气候产生严重的影响。爆发所排出的大量火山灰和气体进入高层大气，使到达地球表面的太阳辐射显著减少，从而导致全球范围的寒冷的火山冬天（volcanic winter）。

在考察下一次火山冬天所产生的可怕后果之前，我们先仔细研究一下超级火山爆发的规模，并与普通的火山爆发相比较。近年来，人们提出了许多描述火山爆发规模的物理量来比较火山事件的大小。VEI指数，即火山爆发指数（Volcanic Explosivity Index）便是最早、最常用的指数之一。它由火山学家克里斯·纽霍尔（Chris Newhall）和史蒂夫·塞尔夫（Steve Self）在1982年发明，主要用来估计和比较历史上火山爆发的大小和强度。火山爆发大小指所喷发的物质总量，而爆发强度指火山排出物质的速度。该指数是对数函数（就像众所周知的描述地震大小的里氏指数一样），也就是说，如果两个火山爆发的VEI指数相差1，则两次爆发实际上相差10倍。因此，与VEI 4的火山爆发比较，VEI 5比它大10倍，VEI 6大100倍，VEI 7大1,000倍。在VEI指数比较小的时候，火山熔岩缓缓流出，这是夏威夷的基拉韦厄火山和冒纳罗亚火山多次爆发时的特征，这时VEI指数小得可怜，接近于VEI 0。而轻度爆发释放的火山灰可能使伦敦和纽约笼罩在薄薄的尘雾中，这时的VEI指数记作VEI 1或VEI 2。然而，对火山学家来说，只有VEI指数较高时才是令人兴奋的时刻。VEI指数为3和4分别代表“中度”和“大”爆发，这种大爆发足以造成对当地的破坏，喷出的火山灰烟柱高达20公里，火山周围被埋葬在厚度达1米以上的火山岩屑和碎石堆下面。1994年，新不列颠岛上的拉包尔镇（巴布亚新几内亚）就是被这种规模的火山爆发所摧毁的。几年后的1997年，加勒比海蒙塞拉特岛首府普利茅斯也遭遇了同样的命运。VEI指数为5的火山爆发的特点是引起区域性的损害，如1980年受到电视媒体广泛报道的圣海伦斯火山（美国华盛顿州）爆发，而VEI指数为6的爆发可能造成区域性的毁灭和长久的影响。1991年菲律宾的皮纳图博火山爆发也许是20世纪最大的一次爆发，喷出的火山灰和碎石瓦砾足以将伦敦中心城区埋入1公里以下，使成千上万人无家可归。以后的许多年，每当雨季来临，搀杂着火山灰的泥流经常从再次休眠的火山坡倾泻而下，堵塞河流，淹没农田、小镇和城市。而谈到VEI指数为7的爆发，我们就不得不回到大约两个世纪前的1815年，也就是滑铁卢战役发生的那一年。正当惠灵顿和拿破仑各自的部队在欧洲各地设法抢占有利位置时，在遥远的印度尼西亚的松巴哇岛上，长期休眠的坦博拉火山发生了巨大的爆发，这可能是自1万年前上次冰期结束以来的最大一次爆发。据当时英国派驻爪哇岛的代理总督斯坦福德·拉弗尔斯（Stamford Raffles）爵士报告，爆炸发出了一连串的巨大声响，在距离1,600公里以外的苏门答腊岛也能听到。34天后，火山爆发结束，共造成1.2万人死亡。但是，在以后的几个月，当人们在被火山灰毁坏的土地上挣扎着寻找食物和未被污染的饮用水时，又有8万名印度尼西亚人因为饥荒和疾病而死亡。

毫无疑问，坦博拉火山爆发对印度尼西亚人来说完全是一次浩劫，尽管其直接影响仅限于东南亚一些地方，但就间接影响而言，全世界的许多地方必须承受这次大爆发的后续影响。坦博拉火山的大爆发不仅排放了50立方公里的火山灰，也将大约2亿吨富含硫的气体排入大气平流层，而高纬度的风场很快将它们扩散到全球。这些气体很容易与大气中的水汽混合，形成1.5亿吨的硫酸气溶胶，这些微小的液体颗粒能有效地阻挡太阳辐射。几个月内，北半球的气候开始恶化，温度大幅度下降，以至于1816年变成了“无夏之年”。全球温度据估计下降了约0.7度，引起了夏季霜冻、降雪和暴雨，如果这一幅度再增加6倍就可能使地球进入全冰期。也许正是这种恶劣的气候条件触发了玛丽·雪莱（Mary Shelley）的丰富想象，促成了其最著名的作品《弗兰肯斯坦》（Frankenstein）的问世，而据说景象壮观的火山灰和雾霭中的日落也激发了特纳〔1〕（J.M.W. Turner）的大多数作品问世。

在1816年，欧洲和北美洲的天气状况确实很恶劣，难道地球上一个遥远地方的一次火山爆发真的能够引起如此大的气候变化，导致社会崩溃和世界毁灭？以往证据表明，答案无疑是肯定的。据久远的地质资料记载，在大约4.5亿年前的奥陶纪（Ordovician），在今天的北美洲上发生过一次巨大的火山爆发，喷出了大量的火山灰和火山熔岩，将大约100万平方公里范围内的一切全部掩埋，受灾面积相当于埃及的大小或英国面积的4倍。另外，排入大气的气体和碎石的数量肯定是非常惊人的。在更近一些的200万年以前，怀俄明州的黄石火山爆发，威力十分强大，留下了一个80公里大小的巨大的火山口（或破火山口），火山灰覆盖了16个州。另一次巨大的黄石火山爆发大约在120万年前，还有一次是在64万年前。如果最后这次大灾难发生在今天，那将使美国及其经济遭受重创，全球气候将陷入极度恶劣的境地。

黄石火山爆发产生的强有力的岩浆爆炸和被称为火山碎屑流（pyroclastic flows）的炽热气体急速穿过了周围的乡村。如果将这些火山排放物扩散到整个美国，足以将美国覆盖8厘米深。火山灰沉降到了很远的地方，远至今天的埃尔帕索城（得克萨斯州）和洛杉矶（加利福尼亚州），甚至加勒比海床上的深海岩芯中也能找到此次爆发产生的火山灰。虽然黄石火山已经有7万年没有爆发，但那里的温泉、壮观的间歇性喷泉、冒水泡的泥塘都能证明熔岩就在地下不远处活动。该地区时常发生的地震和周期性的地面隆起和沉降也能证明这一点。没有人知道黄石火山何时——或是否会——再次发生毁灭性的超级大爆发。最大的三次黄石火山爆发的时间间隔分别是66万年和80万年，因此，我们有理由预期下一次爆发不久将会发生，或者还需要等待10多万年。另一种极大的可能是黄石火山再也不会发生另一次超级爆发，其巨大的火山系统很可能将逐步衰退，直到最终完全消亡。

你也许会轻松地说：这些骇人的事件是很久远的事情了。但它们真的不会在今天发生吗？沿着这个思路思考问题就大错特错了。在公元181年，新西兰的陶波湖上发生了巨大的火山爆发，所排放的火山碎屑流摧毁了北岛的大部分地区，而就在2.4万多年前发生的地球上最近一次超级爆发对该岛的破坏更为严重。7.4万年前——虽然这个时间相当古老，但仍然属于现代人类的时间范畴——在苏门答腊岛北部的多巴发生了可能是有史以来最大的一次火山爆发，撕裂的火山口约100公里大小。如今，这个巨大的火山口已经成为湖泊，吸引了众多游客，但有证据表明此次爆发还有更凶险的后续影响。多巴火山的爆发可能险些造成人类的灭绝。虽然对这次火山爆发规模的估计各有不同，但毫无疑问，它同美国黄石火山爆发一样，属于VEI 8的超级爆发。有人认为，此次超级火山爆发期间排放的碎石和岩屑总量大约为3,000立方公里，几乎可以将整个印度覆盖在1米厚的火山灰之中，但是来自深海岩芯的最新证据表明，火山爆发持续的时间可能比我们以前想象的更长，排放的碎石和岩屑量更大，可能高达6,000立方公里。这样整个美国都将被高达2/3米的排放物所覆盖，真是难以置信。

毫无疑问，那时生活在苏门答腊的所有人类祖先应该已经消失了。但是，能使整个人类面临灭绝之灾的火山爆发则一定是对整个地球造成了严重影响，而多巴火山爆发似乎就是这样。除了排放大量的火山灰，多巴火山还排出了大量的硫化物气体，足以在大气平流层产生多达50亿吨的硫酸气溶胶烟雾，使得到达地球表面的太阳辐射减少90％，导致全球范围内的黑暗和严寒。热带地区的温度可能骤降达15℃，敏感的热带植物会被摧毁，而整个地球的温度下降大约5℃到6℃，大致相当于短短数月内使地球完全进入冰期。格陵兰岛冰芯的温度记录显示，火山爆发引起的火山冬季至少会持续6年，紧跟其后的是为期1,000年的“寒流”。之后不久，地球进入了最后一个冰期。有人据此推测，多巴超级火山爆发引发的冷却效应可能是最后一根稻草，将早已逐渐变冷的地球从间冰期（interglacial）推入冰川时期，而此次冰川期的全面出现距今只有大约1万年。

图13　7.4万年前多巴火山大爆发，产生了一个100公里长的火山口，使世界进入漫长的火山冬季

图14　多巴火山喷发引起阳光减弱：最严重的情况可能是，火山喷发产生的硫酸微粒可严重遮蔽阳光，使整个地球的白天就像满月的夜晚一样黑暗

在这种情况下，我们那些不幸的祖先怎么样了呢？火山爆发引起的黑暗和寒冷真的使他们屈服了吗？确实有可能。对人类亚细胞结构线粒体中的DNA的研究显示，从基因的角度来讲，我们大家太过相似，不可能在数十万年的漫长岁月中不断进化而不受阻碍。这种极度的相似性只能借助于间歇性出现的人口瓶颈现象来解释，在人口瓶颈时期，由于这样或那样的原因，人类的数量与基因库的规模都大幅减小。在瓶颈末端，人口迅速膨胀，每个个体都携有这个有限的基因库中的遗传特征，最终遍布全球。纽约大学的地质学家迈克·兰皮诺（Mike Rampino）和伊利诺伊大学的人口学家斯坦利·安布罗斯（Stanley Ambrose）共同提出，上一次人口瓶颈可能是多巴火山超级爆发造成的。他们认为，多巴超级爆发后的状况与摧毁一切的核战争的后果相类似，只是没有核辐射而已。就像核决战后城市和植被燃烧所产生的烟能够导致核冬天（nuclear winter）一样，多巴爆发后进入大气平流层的数十亿吨硫酸气溶胶烟雾将意味着永无止尽的黑暗和寒冷。光合作用几乎不存在，人类和动物赖以生存的食物源被破坏。当火山冬天临近时，人类祖先活活被饿死，只剩下越来越少的人，这些人也许因为地形和气候原因能够在一些地区得到庇护而幸免于难。有人提出，在大约2万年的时间里，整个地球上可能只有几千人，这个数字正好非常接近一个物种即将灭绝时发生反弹的数目，如果真是这样，我们的祖先肯定像今天的白犀牛和大熊猫一样被列为濒危物种。这些残存的人类似乎经历了各种艰难险阻，在多巴火山爆发和随之而来的冰期中挣扎着活了下来，使得今天的人口达到了65亿。

未来的某次超级火山爆发能够灭绝人类吗？任何规模的火山爆发都不可能使今天几十亿的人口彻底毁灭，但是，我们全球性的技术社会不可能毫发无损。在柏林墙被推倒之前，许多国家政府为可能爆发的、毁灭一切的核战争作了充足的准备工作。然而，随着这种威胁在今天大幅度减小，人们一直没有热情继续坚持执行针对全球性地球物理灾害的民防计划。缺少了这样的前瞻考虑，未来某次超级大爆发的影响很可能是惊人的。即使像美国、英国、德国和澳大利亚这样的发达国家，他们的食品储备也只够各自的国民维持最多一到两个月，在没有补充的情况下，他们如何度过6年的漫长岁月？在一些饥荒不断的较贫穷的国家，情况要严重1,000倍，由此导致的大规模死亡将很快来临。从伦敦到拉各斯，当人类个体和家族为物质和生存而争斗时，丛林法则就会盛行。当云开雾散，微弱的阳光给冰冻的地球带来第一丝暖意时，也许现在人口的1/4已经死于饥荒、疾病和内乱。

虽然在未来一百年内出现另一次火山超级爆发的可能性很小，但也不是不可能。超级爆发可能出现在什么地方呢？很明显，经常隆起和抖动的不平静的火山口是有可能发生的地方，黄石火山和多巴火山也在其中。大量的熔岩仍然驻扎在这些巨人的下面，在未来的大灾难中也许会释放出来。但是，大地震、地面严重隆起等预示着巨人苏醒的警示信号将持续几十年、甚至几百年，直到它们最终被释放。现在多巴和黄石火山都没有出现这些不祥的预兆，因此我们也不必为可能出现的超级爆发而失眠。在全球约1,500个活火山中，目前只有很少的一些受到监控。而且，下一个超级爆发也许出现在目前不是火山的地点。也许就在此刻，在遥远的安第斯山脉南部，一直在地下积累的大量熔岩正在积聚力量，准备以后将地壳和我们所熟悉的世界一起撕裂。

到目前为止，我所谈及的超级大爆发都是指灾难性的爆炸事件，但是还有一些很少见的情况。这种爆发几千万年才出现一次，它喷出的熔岩量更大，激烈程度却相对很弱。洪流玄武岩（Flood basalt）爆发时会排放出大量的低黏性的熔岩，熔岩会大面积地扩散。全世界都出现过这种壮观的爆发，包括印度、非洲南部、美国西北部和苏格兰西北部，但是最大的一次发生在2.5亿年前的西伯利亚北部，爆发时熔岩冲破了地表。虽然估计各有不同，但是这一史无前例的爆发所释放的熔岩大约覆盖了2,500万平方公里，面积是美国的3倍。

在地球漫长的历史中，类似的爆发曾出现过几次，它们都与大规模的物种灭绝有关。例如，在上面所提到的西伯利亚爆发以前，二叠纪时期的地球上生机勃勃。但在随后的三叠纪，随着大量熔岩流冷却并固化，至少有95％的物种从地球上消失了。6,500万年前，大约在白垩纪末期发生的类似大规模物种灭绝就与印度西北部巨大的德干洪流玄武岩喷发有关。然而——我将在下一章谈到——有确凿的证据表明，地球在这个时期曾被彗星或其他星体撞击，很多科学家认为这就是在白垩纪末期恐龙和大量其他物种灭绝的主要原因。德干熔岩可能也起到了一些作用，它产生了巨量的二氧化碳，从而引发了严重的温室变暖效应，导致适应性较差的物种死亡。鉴于我们的污染型社会也在排放大量的温室气体，为了人类、世界和地球生命的未来，我们应该以此为鉴。

充满水的坟墓

1980年华盛顿州（美国）的圣海伦斯火山大爆发虽然不是20世纪最大的火山事件，但肯定是报道最多的。也许是因为它发生在世界上新闻媒体影响力最大的国家，火山冲天而起的爆炸几乎被照相机的咔咔声和记者手中铅笔的沙沙声所淹没。从科学的角度看，这次爆发是一个分水岭，因为它使另外一种火山爆发形式受到了关注，而火山学家此前对这种形式丝毫不感兴趣。大多数火山爆发都是岩屑碎石从中心火山口垂直喷射，但是圣海伦斯火山大爆发却迥然不同。120年前发生的一次火山爆发所产生的熔岩和岩石碎屑堵塞了中心通道，使得喷出的新熔岩很难从那里流走，而是流到了火山北侧的山坡，像巨大的红宝石一样在山坡上隆起。到了5月中旬，这块巨大的宝石有2公里宽，100米高，很不稳定。5月18日早上刚过8:30，火山下面发生了中等程度的地震，使得火山甩掉了这个隆起的累赘，几秒钟内便破裂并冲下了圣海伦斯山，像发生了巨大的山崩。当这个庞然大物从地下的大量熔岩之上移走，熔岩内的气体便爆炸性地减压，呼啸着向北冲去，其强度之大足以将20公里以外已经长成的杉树林夷为平地，将总面积超过600平方公里的森林毁灭。山崩滑落体很快与河水和湖水混合，形成凶猛的泥石流，泻入火山的导流河谷，而火山碎屑流则顺着山坡流下，火山灰沉降到远在1,000公里外的蒙大拿州。

圣海伦斯火山爆发导致57人死亡，是一场区域性的灾难，但其科学重要性在于：它阐明了被称为火山侧面崩塌（Volcano lateral collapse）的机制。我们大多数人把火山看成是静态的，是强有力的、坚固的堡垒，不可动摇也不可移动。事实上，它们是经常移动和变化着的动态结构。火山非但不坚固，而且脆弱不堪，它们是火山灰和熔岩碎石形成的不稳定的堆积物，随时可能崩溃。圣海伦斯火山爆发后的许多研究表明，火山侧面崩塌及大规模滑坡的形成是许多火山生命周期中的一个正常环节，可能以100年6次左右的频率发生在地球上的某些地方。此外，研究显示，与已知的最大火山崩塌相比较，圣海伦斯火山的崩塌很小，它的滑坡量小于1立方公里，而在史前时期，夏威夷岛火山爆发时，有总量超过1,000立方公里的巨量石块落下。

这时你也许会问自己，即便如此，那又如何？从火山上滑落的巨石不论有多大都不可能产生全球影响，不是吗？事实上如果巨石崩塌进入大海，那就有可能产生全球影响。1792年，一次相对较小的滑坡沿日本云仙岳火山侧面发生，滑坡体流入大海。被排出的海水形成了几十米高的海啸，袭击了周围的沿海地区，致使沿岸小渔村1.4万名居民死亡。一个多世纪以后的1888年，新不列颠岛（巴布亚新几内亚）上的里特岛部分火山体滑入大海，引起高达15米的海啸，海浪呼啸着冲进了临近海岸线上的村落，夺去了3,000人的性命。火山滑坡和大量海水的结合显然是致命的，但你一定在想，它如何能够影响那些居住地远离火山的绝大部分人类呢？答案是这要看最大的崩塌有多大，也要看由此引起的海啸规模有多大。

夏威夷群岛四周海床的水下影像表明，它们被几千万年前岛上火山排放的岩屑碎石所构成的巨大沙砾层所包围。在火山排放物形成的巨大杂货堆中，近70次规模庞大的滑坡事件已得到确认，有些体积超过了1,000立方公里。夏威夷群岛最近一次大型崩塌大约在12万年前，发生在比格艾兰岛上的冒纳罗亚火山上。巨量的石头进入太平洋引起了大海啸，400米高的巨浪冲上了旁边的科哈拉火山的山坡，高度超过了纽约的帝国大厦。7,000公里以外的澳大利亚新南威尔士南部海岸上，在海平面以上15米的地方发现了相近年代的沉积物，这可能与海啸有关。尽管对沉积物的本质和来源仍有争议，但海啸引起的巨浪大小似乎是真实的，用计算机模拟大型火山滑坡进入海洋也产生了规模相近的海啸。

发生在海岛火山上的多数崩塌似乎能在当地产生足足几百米高的海浪，当它们跨越半个海洋袭击大陆时，仍然维持着几十米的浪高。因此，夏威夷群岛的下一次火山崩塌可能引发一系列大海啸，严重破坏整个太平洋沿岸地区，包括美国、加拿大、日本和中国等许多国家的大城市。海啸在深水区的传播速度与大型喷气机的速度相当，因此，只需要12个小时，威力相当于无数颗原子弹爆炸的巨浪就会冲上北美洲和东亚的海岸。

问题不仅出现在太平洋。在大西洋东北部的加那利群岛周围的海上科学探测和岛上的详细地质调查揭示了一幅与夏威夷非常相似的画面。海床上蔓延数百公里的乱石堆、岛上以悬崖峭壁为界限的巨大崩塌痕迹都证明了特内里费岛和埃尔耶罗岛上巨大的史前崩塌。目前最令人担心的是，在加那利群岛最西边的拉帕尔马岛上，一场新的大型崩塌似乎已经启动，随时准备爆发。在1949年的那次爆发中，岛上陡峭而快速膨胀的别哈火山西侧的大部分山坡朝北大西洋的方向下降了4米，然后停了下来。英国和美国的一些科学家相信，这块巨大的火山岩石现在已经脱离了火山主体，最终将完全坠落冲入大海。据估计，它的体积有几百立方公里，大约是英国马恩岛的两倍。现在的问题是我们完全不知道它将在什么时间脱落。从地质学的角度判断，也许会很快，但是在明年还是在1万年内发生，我们则完全不知道。20世纪90年代末期，采用卫星全球定位系统进行的观测也没有给出明确结论，但观测指出，巨石可能仍然会缓慢地滑向大海，速度不超过每年1厘米。然而，即便如此，如果没有新的火山爆发作为诱因，这块巨大的火山岩石也不可能完全沉入北大西洋。

有一点很明确，拉帕尔马岛上的别哈火山的西侧一定会在未来的某个时刻崩塌，进而引发肆虐整个大西洋周边地区的海啸。在2001年，加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的史蒂文·沃德（Steven Ward）和伦敦大学学院本菲尔德灾害研究中心的西蒙·戴发表了一篇轰动一时的科学论文，文章中模拟了别哈火山崩塌及其所造成的海啸在大西洋的传播。沃德和戴的研究结果表明，对体积为500立方公里的巨石崩塌而言，最糟糕的情况是：巨石在进入大海两分钟内将产生初始高度为900米的巨型水面隆起，随即很快降低。在接下来的45分钟内，一连串高达100米的巨浪将猛烈拍打加那利群岛的海滩，吞噬人口稠密的沿海地带，然后冲上非洲大陆。随着海浪继续北移，它们将开始减弱，但西班牙和英国仍然会被浪高可达7米的海啸所摧残。同时，在拉帕尔马岛的西面，汹涌的巨浪将快速冲向美国。崩塌后仅6个小时，几十米高的巨浪就会淹没巴西的北部沿海地区，几个小时以后将横扫地势较低的加勒比海诸岛，冲击整个美国东部沿海。海湾、江河三角洲和港口的汇集效应可使浪高增加到50米以上，波士顿、纽约、巴尔的摩、华盛顿和迈阿密相当于承受着瓦尔肯火山和内普丘恩火山同时爆发出来的冲击力。我们不能低估这些高如摩天大楼的巨浪的破坏力。风力驱动所产生的海浪每天都会冲上世界各地的海滩，波长（两个波峰之间的距离）大约几十米，而海啸则不同，其波长通常为几百公里。这意味着一旦海啸像高耸而坚固的水墙一样撞击沿海地区，这种撞击将接连不断，可能延续10或15分钟，甚至更长时间，直到用同样长的时间撤退。在如此可怕和残暴的打击下，除了那些最坚固的建筑，所有生命和其他一切都将被摧毁。

印度洋海啸给我们的教训是：如果没有充分的事先计划，在海浪前锋到达北美洲海岸的9小时内无法有效地完成大规模的撤退，死亡人数注定会达到数百万。而且，美国经济将因此接近终点，保险产业瞬间受到重创，全球经济将快速衰退。通过这种方式，遥远的大西洋火山上发生的相对较小的地质事件将影响地球上的每一个人。像火山超级爆发一样，尽管这些大海啸不常发生，但它们是正常的自然现象的组成部分。在未来某个时刻，人们肯定会碰到大西洋或太平洋盆地的大灾难，但在什么时候呢？对夏威夷火山崩塌频率的估计各不相同，介于2.5万到10万年之间，但是，如果把所有火山岛上的大型崩塌考虑在内，严重的崩塌事件大约每一万年发生一次。在地质时间尺度上，这确实非常频繁，我们必须认真关注。更令人担心的是，崩塌发生的频率不是常数，目前人类活动引起的全球变暖事实上可能使下一次崩塌提前。我的研究小组认为，以往越来越高的火山崩塌频率与海平面的变化有关，而其他人则认为更加温暖湿润的气候可能引发更多的大型火山崩塌。既然在可预见的未来海平面将持续上升，而以往对气候变化的研究表明，地球变暖将在世界上许多最大的火山岛链上引发更大的雨，也许我们应该考虑向内地和高地迁移，或者至少应该买一件高质量的雨衣。

图15　拉帕尔马岛上的别哈火山崩塌引发的巨大海啸将冲击非洲、欧洲和美洲。图中正值表示波峰，负值表示波谷（高度单位均为米）。该图展示了火山崩塌1小时后海浪到达的位置

坐以待毙的城市

从来没有经历大地震的人很难理解身处其中、脑子一片空白时的恐惧。即使在美国的加利福尼亚州，人们不断地被告知地震发生时该怎么办，但是，当地面开始抖动时，连贯而理智的思维就停止了。1989年洛马普列塔地震袭击了北加州之后，美国地质调查机构进行了一项调查，结果显示：只有13％的圣克鲁斯人寻求即时保护，而接近70％的人要么呆住了，要么向外跑。这是地震中的老问题，不论人们知道多少对策，当大地像未被驯服的野马一样猛然跃起，家具开始在室内横冲乱撞，盲目的本能就占据了上风，告诉人们“离开那个鬼地方”。不幸的是，这样做只能增加伤亡，当遭受惊吓的居民尖叫着冲向街头时，他们更容易被下落的建筑材料和其他各种从天而降的碎片击中。人们应该就近钻入结实的家具下面，或者就近在走廊的过梁下面躲藏。

地震的破坏力很强，主要因为很多地震多发地区的城市建筑物抗震能力较差，不足以抵抗大地震发生时地面的剧烈摇晃。加利福尼亚州的现代建筑方法严格遵循建筑规范，保证建筑物能抵抗对其他地方来说是毁灭性的地震，这项政策已经产生了显著的效果，在过去15年中，因大地震而造成的伤亡和破坏大幅降低。即便如此，1994年袭击南加州的北岭地震仍然造成了高达350亿美元的损失，其中大部分损失缘于地震对老旧建筑的破坏。其他地震多发国家也制定了建筑条例，以减少地面摇晃引起的破坏，但是这些条例常常得不到落实。1999年，一场里氏7.4级的地震袭击了土耳其的伊兹米特地区，15万间房屋倒塌，1.7万人丧生，政府和管理部门的失职所带来的恶果暴露无遗。地震中，许多住宅区完全被夷为平地，楼层的先后坍塌形成了成堆的混凝土板，从下面逃生的机会很小。在2001年1月份，印度西北部古吉拉特邦的普杰地区遭受了一场严重的地震，40万间房屋被夷为平地，大约10万人死亡。大部分死亡缘于当地古老的建筑方法：用泥土或水泥将巨大的石板稀松地粘在一起，构成了房子四周厚重的围墙，而屋顶也是很重的石块。当地面开始摇晃时，这些房子没有任何抗震能力，随时可能崩塌并砸中屋内的人。在更近的2003年，发生在伊朗南部巴姆城的一场中度地震夺取了巴姆古城的2.6万人的生命，原因是当地传统的土砖（泥砖）建筑物不能抵抗任何地面摇晃，而2005年在巴基斯坦的一场大地震中，死亡人数超过了8万。

在上一个千年中，因为地震而死亡的人数至少有800万。听起来很吓人，但是随着地震多发地区大城市的快速兴起，也许在几个世纪内这个数字就会被超越。一些地震学家已经发出了警告，在不久的将来，仅一场大地震就可能夺取300万人的生命。如果不幸的事发生在卡拉奇或墨西哥城，尽管灾难将对地震国产生严重的影响，但对全球的影响很小，只是全球多数人的生活会受到一定冲击。如果地震中心是日本首都东京，情况就大不相同。2015年的规划表明，到那时，东京–横滨这一集合城市将是地球上城市人口密度最大的地方，共有3,600多万人。集合城市就坐落在地球上的地震多发地带，在这里，东边的太平洋和菲律宾板块插入到了巨大的欧亚板块下面。近80年前，这里曾经被大地震摧毁，从此以后一直是不祥的宁静，而现在距离下一次大地震不会太久了，届时世界上的工业强国之一将会受到重创。灾难一旦发生，经济的冲击波将迅速横扫全球，迫使一个个国家屈服。为了让大家初步了解日本首都的命运，让我们回头看看20世纪发生的一场大灾难，即日本人称之为关东大地震的骇人事件。

图16　1923年日本关东大地震后引发的烈火连续两天烧遍整个东京，只剩下遍地废墟

1923年9月1日，在东京和横滨，黎明像往常一样来临了，但是对很多人来说，这天就是他们的末日。地震发生在近午时分，餐馆和啤酒馆里挤满了饥肠辘辘的工人，一家人坐在家里共进午餐。正在此时，低沉的隆隆声突然变成了可怕的巨吼，相模湾底下的地质断层断裂，强烈的冲击波朝北直扑向这两个城市，首先冲入横滨，接着在短短40秒内冲进了首都东京的中心地区。这次大地震为里氏8.3级，剧烈的地面摇晃使人根本无法站立。成千上万的房屋倾刻间坍塌为一片废墟，里面的人瞬间被埋葬。这些倒塌的房屋多是由传统的木墙和很重的瓦顶建成。终于，石块撞击和房屋倒塌引发的巨响被火焰的劈啪声所取代，虽然略微安静了一些，但却同样可怕，上千个翻倒的炉子点燃了坍塌房屋中的木料，大火开始燃烧起来。轻风助火势，成百万处的小火很快汇聚成势不可挡的火海，吞噬了所有废墟。震惊的男人、女人和小孩哆嗦着，身处开阔地却无处逃生，活活地葬身火海。在一处废墟上，4万人被大火夺去了生命，人们拥挤在一起，以致于他们炭化的尸体仍然站得笔直。大火持续燃烧了两天两夜，烧光了城市中一切可烧的东西，最后自行熄灭，只留下世界末日般的荒凉景象。死亡总数我们无从知晓，但是有20多万人在地震和随后的大火中丧生。日本的经济损失惨重，换算成现在的价格大约有500亿美元。地震和6年后的“大衰退”共同导致了日本的经济崩溃和严重困难。有人曾经指出，就像在德国魏玛共和国时期一样，这种情况助长了民族主义的气焰和军事力量的抬头，导致了侵略扩张和帝国主义，最终引发战争。

在新千年初期，东京和横滨这对双子城市又一次等待着它们的命运，不过，不论对日本还是全世界而言，这一次的命运将更加悲惨。目前，该地区的工业和商业力量已经成为世界市场的一个重要组成部分，其影响力已经辐射到了地球上许多遥远的角落，将全球经济连为一体，各国财富都会受到它的影响。一旦东京倒下，日本也将倒下，其他地方也将紧随其后。但这种情况会在什么时候出现呢？东京周边地下岩石中的张力已经积聚了78年，除了1992年的一次震级为5.9的小地震和2005年的另一次小地震，该地区的地下活动一直很平静。然而，政府和民众都知道这种平静不会持续很久，并投入了大量的资金建设防震楼宇、改善教育和应急预案，甚至努力确定下一次大地震的确切时间。但到目前为止，准确预报地震已经证明是做不到的，在近期取得突破的希望也很渺茫。除此之外，一大部分老旧建筑所用的材料仍然不坚固，预计有100万间木质房屋可能正好为下次地震后的大火提供燃料。就在10年前，东京以南400公里的神户发生地震，6,000人死亡。这次地震也许可以当作东京未来面临的大地震的缩影。神户受到了严重破坏，经济损失达1,500亿美元，而严重的火灾正是造成这些损失的重要原因。同时，应急效率也明显很低，远没有达到世界各国的期望，因为日本通常被认为是高效的典范。由于各种各样的原因，地方政府没能应对地震后的混乱局面。因为没有预案来确保应急物资和设备运送到急需的地方，一旦道路被杂物堵塞或铁路无法使用，城市中数十万无家可归的人在地震发生后的几天内就几乎接受不到任何援助。公平地说，一些问题——至少是神户遭遇的问题——能够反映出日本社会的等级结构，这种结构压制了自由决断和自由行动，阻碍了突发情况下的快速反应。如果没有重大的改变，在这种根深蒂固的、严格的社会礼仪规范的束缚下，任何一个东京地区的地震突发预案都很难高效地发挥作用。

东京和横滨的地质条件复杂，地球上的三大地质构造板块在这里汇集。这些板块相对运动所产生的巨大张力通过局部断层的突然位移而周期性地释放，从而引发毁灭性的地震。事实上，该地区附近有很多活动断层，而大地震可能发生在4个不同的地方。地震学家认为，这些地区的地震早该发生了，或者至少已经在逼近。根据地震科学家的预测，在东京和横滨以南大约75公里——靠近小田原的地方——一场6.5到7级的地震随时可能发生。这场地震虽然会在当地造成严重的损害，并对东京和横滨产生中度破坏，但不可能像1923年地震那样对首都东京产生如此巨大的破坏。与此类似，另一个名为东海（Tokai）的地震即将到达骏河湾下西南方向150公里的地方。据科学家预测，这将是一场里氏8级的大地震，它无疑将摧毁沿海城市静冈市，但东京由于距离太远可能不会受到严重影响。更值得担心的是预测中的另外两场地震，它们会给东京地区造成更大的威胁，当地人们也在战战兢兢地等待着。地震学家预测，就在首都东京的正下方，一场震级为7的地震随时可能发生。这场当地人称为直下型（chokka-gata）的地震将对首都造成严重的破坏，而横滨受到的冲击则较小。最糟糕的是，1923年关东大地震在100年之内可能重演。这可能是一场震级为8的大地震，就像约80年前的情景一样，相模湾湾底南部的断层将会断裂，冲击波将快速向北，首先冲入横滨，然后在不到半分钟内进入东京。

日本政府仍然坚信他们的科学家能够提前探测到“大地震”即将发生时的警讯。如此相信科学，这既少见又令人感动，但是这种信心却用错了地方。回顾以前，人们已经注意到在有些地震来临前，井窖中的水位会下降，从岩石中散发的放射性气体氡的浓度会增大，但是这些现象并不总是能观测得到，而且，这些变化出现后并不一定会发生地震，因此将这些征兆用于地震预报就非常不可靠。希腊的一些科学家声称，地震前他们能在地壳上探测到电信号，但这种方法由于没有令人信服的证据而遭到了大多数地震学家的嘲笑。另一方面，动物、鸟类和鱼类往往在地震发生前行为怪异，这种说法看似有几分道理，而且日本人实际上正在认真研究，以期发现鲇鱼——在其他生物体中——能否帮助他们预报下一次大地震。问题是，没有人知道动物如何能在事前探测到地震，尽管有人提出岩石中的张力可以在动物的皮毛、甚至鱼鳞上产生电荷，引起小的电击，由此引起动物的躁动不安。我们不禁要问，如果一头猪行为异常，又该如何判断呢？

即使先知先觉的鲇鱼没有发出一丝预警信号，下一次大地震也有可能在毫无征兆的情况下袭击东京地区。那时，新近落成的建筑将依然挺立，许多老旧的房屋将会坍塌。尽管一些建筑中安装了燃气自动关闭装置，但爆炸的燃料罐、开裂的燃气管道、油料和化学品的溢出足以使大火吞噬上百万的木质房屋。就像在1923年，火灾的破坏力可能与地震本身的破坏力相当，所造成的人员伤亡也相近——估计多达6万。虽然我们很难事先估算下一次大地震导致的经济损失，但是据一家针对保险行业的建模公司估计，损失将高达3.3万亿美元，这是迄今为止损失最大的自然灾害，是神户大地震的20倍，也是1994年美国历史上损失最惨重的自然灾害——加利福尼亚州北岭地震的60倍。

人们普遍认为这对日本经济的打击是毁灭性的。日本是一个高度密集的国家，东京地区不仅是国家政府所在地，也是证券市场和70％国内外大公司的总部所在地。日本是全球第二大经济大国，占亚洲GDP的51％和全球GDP的13％，尽管目前经济低迷，在大地震最终爆发时，它仍有可能是一个经济强国。为了灾后重建和复兴，日本极有可能被迫从海外大规模撤资、抛售政府手中持有的欧洲和美国债券、出售海外资产、关闭海外工厂。当一个接一个的国家发现自己在全力应付迅速崩溃的全球经济时，经济衰退将很快到来，这次衰退比1929年——那年华尔街股市暴跌，仅美国就有10万家企业关闭——以来的任何时候都严重。届时，失业率会出奇地高，许多国家的政治和社会结构也将开始解体。没有人知道东京大地震后的萧条将持续多久——也许几年，也许几十年——也不知道情况会有多糟糕。同样重要的是，这种推测的情景何时才能真正出现？也许只要几十年，也许要100年或更长时间，但如果这个大城市在下世纪初再次被摧毁，大家是不会感到惊奇的。

尽管有时被媒体称为“乌鸦嘴”，但是我并不希望你们把我看作纯粹的厄运预言者，并且看到此就把书合上，感觉未来毫无希望。的确，从地质学上看，地球是个非常危险的地方，我们研究得越深，地壳构造对人类文明的威胁似乎就越严重。另一方面，我们一直都在学习和收集资料，以便抵御或缓解下一次超级火山爆发或大海啸的冲击。最终，我们有可能较准确地进行地震预报，而且肯定地说，一个世纪之内，在地球上任何地方出现火山不稳定或大量熔岩喷出地面之前，我们的卫星都能提前观测到。地球科学家几乎每天都在着手解决一些对人类社会构成严重威胁的事件，对它们了解也越来越多。最起码在地球下一次剧烈抖动时，我们不会像祖先面对多巴火山时那样满脸的困惑和恐惧，而是有了更充分的准备。

令人不安的事实

·平均每10万年就有两次火山超级爆发。

·在7.4万年前的多巴火山超级爆发后，地球至少有6年处于火山冬天。

·在多巴火山超级爆发后，全球人口可能只剩下几千人。

·1949年拉帕尔马岛（加那利群岛）上的别哈火山西侧滑坡，一夜之间下降4米。

·如果别哈火山崩塌进入大海，美国东部沿海城市可能受到高达50米的海啸的袭击。

·预计下次东京大地震造成的损失将超过3.3万亿美元，并且可能引发全球经济崩溃。

注释

〔1〕特纳，英国风景画家，1775—1851

第五章
来自太空的威胁——小行星和彗星撞击地球

本世纪的天文事件

人们曾经认为地球是一个安全舒适的避难所，能阻挡动荡的宇宙中的诸多纷扰，而1993年，美国已故天体科学家尤金·舒梅克（Eugene Shoemaker）的遗孀卡罗琳·舒梅克（Carolyn Shoemaker）和她的同事戴维·列维（David Levy）的一项发现永远改变了人类对地球的认识。舒梅克研究小组发现了21块巨石，它们曾是一个彗星的组成部分，木星巨大的引力场使它们分离开来——木星是一个主要由氢气和氦气组成的巨大星体，体积是地球的1,300倍。受木星的引力作用，这颗彗星并未像大多数彗星一样围绕太阳运行，它的岩石碎片现在围绕木星这个行星之王运行。由于木星已经有了一大批卫星，再多几个就会比较有趣。但不同寻常的是，这些新“卫星”的生命非常短暂，它们在第二年就会撞向木星结束生命，从而向地球科学家们展示了行星受到太空中大块碎石撞击的全景。

1994年7月16日，恰逢首次载人登月行动——阿波罗II号发射——25周年纪念日，第一块舒梅克-列维彗星（Comet Shoemaker-Levy）碎片撞向了木星，喷出了由气体和岩石碎屑组成的巨大烟云和迅速向外扩散的冲击波。碎片接连不断地撞击木星，壮观的景象被地球轨道上的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）和前往木星途中的伽利略探测器（Galileo probe）拍了下来。最初的撞击发生两天后，一块直径4公里、名字平淡无奇的碎片G岩石块以相当于100万亿吨TNT的力量撞向了木星，其能量约等于80亿个广岛原子弹爆炸的威力。撞击产生了刺目的闪光，使许多追踪该事件的红外望远镜都暂时失灵。随后强光迅速减弱，呈现出一个比地球还大的黑色撞击区。每个目睹这一骇人景象的人都必然会产生同样的想法：如果碎片G撞击的不是木星而是地球，那将会怎样？

几乎一夜之间，地球变成了一个相当脆弱的地方，人类的命运也岌岌可危。科学家、普通民众、甚至连政治家都突然间开始认真思考来自太空的威胁。两部好莱坞大片满足了公众对撞击事件日益增长的兴趣，它们以不同程度的科学严谨性表现了彗星或小行星撞向地球时人类可能面临的遭遇。

1996年，也就是木星撞击事件发生两年后，一个名为太空卫士基金会（Spaceguard Foundation）的国际机构成立，目的是寻找有潜在危险的小行星和彗星，提高公众对撞击威胁的整体意识。在美国，国家宇航局（NASA）和国防部已初步开始资助一些与保卫太空相关的项目，英国政府也成立了工作小组来考查小行星和彗星撞击地球的风险。忽然之间，每个人都想了解未来地球被撞击的可能性有多大，以及撞击对地球和人类会有什么影响。第一个问题很容易回答：可能性是百分之百。在漫长的历史中，地球一直在受到太空碎片的撞击，尽管次数比数十亿年前少得多，但未来地球仍难逃脱被撞击的命运。关键问题是：什么时候？至于撞击会给人类带来多大的灾难，这在很大程度上取决于撞击我们的岩石块的大小。

图17　1994年舒梅克－列维彗星碎片撞击木星的壮观景象

宇宙沙暴

为了更好地了解地球可能遭到撞击的频繁程度，我们需要知道究竟有多少岩石块在太阳系周围急驰，特别是那些因距离地球太近而造成威胁的碎石块。虽然大量岩石碎片已被早期太阳系中初步形成的行星所清除，但无数的岩石碎屑仍然存在，既包括几毫米的小微粒，也有小行星谷神星（Ceres）等直径超过1,000公里的巨石。实际上地球在太阳系中运行时经常遭受撞击，就好像一个人在沙漠中行走时不断与沙暴搏斗。幸运的是，在数十亿的碰撞碎片中，大多数碎片都很小，而且一旦进入地球大气层这个保护层，它们就会在瞬间消失。当然，地球也会不时地与较大的东西碰撞。

在大气层中，每5分钟就有一个豌豆大小的碎石块燃烧掉，每1个月就有一团足球大小的火光划过，用尽最后的力量将天空照亮。较大的物体可能穿过大气层到达地面，但这很少见，一年里只有几次。每隔几个世纪，地球就会与40到50米大小的石块相撞，如果这样大的物体直接撞击一个城市，这个城市就会被摧毁。最近一次有详实记录的这种规模的撞击就发生在1908年。

虽然整个太阳系充满了各种碎片，但仅从灾害性考虑，我们真正感兴趣的只是那些通过撞击地球而消失的碎石块。这种威胁地球的物体大多是岩石小行星（rocky asteroids），它们绕太阳运行的轨道或靠近地球轨道，或与地球轨道交叉。这种近地小行星（NEAs）的确切数目我们无法确定，但据目前估计，数量相当惊人。

多达2,000万个直径超过10米的岩石碎片在太空穿梭时可能穿过或靠近地球轨道。在这些岩石碎片中，直径超过100米的多达10万块，如果它们直接撞击地球，则足以毁灭伦敦和纽约；直径超过500米的可能有2万块，如果撞击地面，则足以毁灭一个小国家；如果撞入海洋，则足以引发破坏性很强的海啸。直径为1公里以上的碎石块数量更少，但破坏力更为巨大，它们如果撞击地球，则可以毁灭一个像英国那样大的国家；如果直径达到2公里以上，就会造成全球性的毁灭。尽管直径为2公里只相当于20个足球场那么大，但这种物体在碰撞中的动能十分巨大，它在撞击地面后会留下一个直径约40公里的陨石坑，并引起大量的岩石粉末状碎屑进入大气层，遮蔽阳光，使地球长年陷入寒冷的宇宙冬天（cosmic winter）。

对直径为1公里以上的近地小行星的数目有一系列统计结果，最新的结果是大约1,000颗。到2005年8月，其中的794颗已经得到确认，约为总数的3/4，它们的轨道可以及时被预报，以检察它们是否会对地球构成中期威胁。寻找其余近地小行星的工作还在继续，并且至少还需要几十年。一旦完成了这项工作，并且发现地球并非注定会成为袭击目标，我们也就有了一点安全感。不过遗憾的是，问题并没有到此为止。让我们担心的还有慧星。

彗星是大量岩石和冰块的聚集物，直径可达100公里以上。与小行星近似圆形的轨道不同，多数彗星沿着明显的椭圆形轨道运行，从寒冷的太阳系边缘地区或外太阳系运行到太阳附近，然后再次离去。在茫茫的太空深处，神秘莫测的彗星极不容易被发现。但是，当它们进入太阳系内部，就发生了显著的变化：由于受到太阳的炙烤，彗核（nucleus）中的气体和尘埃粒子被蒸发，形成了一条非常壮观、能延伸1亿公里以上的彗尾（tail）。长久以来，彗尾的时隐时现常常被人们当作厄运和灾难的预兆，这种看法不无道理。彗星的运动速度通常为60到70公里/秒，比协和式飞机快100倍，约为常规近地小行星速度的3倍。正因如此，彗星和地球之间碰撞所产生的能量会更加巨大，破坏力也更加惊人。

另一个问题是，与小行星不同，人们对彗星轨道参数缺乏了解，因而很难预测它们是否会构成威胁。在所有的彗星中，哈雷彗星无疑是最著名的，它环绕太阳运行的周期为76年。人类在过去几千年中曾多次观测到它，对它的轨道有比较充分的了解，因此有可能计算出它在未来很长时间内的运行轨道。计算结果表明，哈雷彗星至少在公元3000年以前不会威胁到地球。但是，对于其他沿抛物线轨道（parabolic orbit）在太空中穿梭的彗星来说，它们的运行远远超出了太阳系。其中一些彗星可能在很久以前出现过一两次，其余的可能正首次飞向内太阳系。这种情况下，我们不可能依据历史记录预测它们的轨道，一旦我们发现其中的一颗正飞向地球，距离这一不可避免的灾难性撞击也就只有6个月了。此外，由于这些彗星一直在太空深处运行，它们个头非常巨大，直径可达100公里以上。这是因为它们没有遭受太阳风（solar wind）的冲击。太阳风即太阳粒子风暴，当彗星穿过内太阳系时，太阳风使得彗星的一部分蒸发，产生特有的彗尾。

图18　已知的近地小行星轨道让我们看到，地球周围空间实在太拥挤了。图中也给出了下面4个行星的轨道：1．水星　2．金星　3．地球　4．火星

星球何时相撞

月球表面数百万密密麻麻的环形山不是火山爆发的结果，而是太空物体撞击的结果，该理论的倡导者一直在为了说服科学家和大众接受这一观点而不懈努力。早在19世纪早期，德国自然哲学家弗朗茨·冯保拉·格鲁伊图伊森男爵（Baron Franz von Paula Gruithuisen）就断言，月球表面的环形山是“远古时代宇宙撞击”的结果，但该说法遭到了“严肃”科学家的蔑视。（他还进一步声称，有确凿的证据表明月球表面存在人类和动物。毫无疑问，这与前面的断言有关。）在19世纪末期，美国地质学家格罗夫·卡尔·吉尔伯特（Grove Karl Gilbert）采用向粉末或软泥投射物体的方法，尝试在实验室模拟月球表面环形山的形成。但是，吉尔伯特对观测到的结果感到困惑：只有垂直投射的物体才能够产生如同月球表面上的圆形环形山。据此，W.M.斯马特（W.M. Smart）于1927年宣称，月球表面的环形山不可能由碰撞引起，因为“陨石不会总是垂直下落”。直到看见了第二次世界大战中数十亿吨炸弹爆炸的效果以后，地质学家才开始明白，如果爆炸足够剧烈，不论弹道的角度如何，都能形成圆形的弹坑。也就是说，物体撞击月球时所产生的剧烈爆炸几乎无一例外地会形成圆形陨石坑。值得一提的是，“月球表面环形山源于撞击”这一观点又历经了25年才赢得广泛认可，而且即使在今天，面对压倒性的反面证据，仍有个别特立独行的科学家坚持认为月球表面的环形山源于火山爆发。在科学界，要使任何新的理论得到认可无异于一场战争，地质学也不例外。正如板块构造学说的支持者最初不得不同反对力量进行艰苦斗争一样，主张地球和月球曾遭到撞击的科学家也曾同样步履维艰。

早在1905年，本杰明·蒂尔曼（Benjamin Tilghman）提出，亚利桑那州著名的巴林杰坑（Barringer Crater，现在称之为‘陨石坑’）是“前所未有的巨大陨石撞击”的结果。但是，这一观点并没有说服力，因为蒂尔曼与他的同事工程师D.M.巴林杰（D.M. Barringer）经过25年的挖掘，并没有找到撞击物本身。现在大家明白了撞击物会被碰撞产生的巨大热量所蒸发，但当时由于没有确凿的证据，人们更相信那些提出其他形成机制的科学家。

直到二战结束，许多地球科学家的各种想法都被否定，月球环形山的撞击起源说才被接受，但是，这些科学家还是极力否定地球表面环形山结构的撞击起源说。由于地球具有更强大的引力场，被撞击的频率可能比月球高30倍，因而这种否定愈加显得离奇。然而，由于地球的动态性质，撞击坑极易被破坏，特别是那些年代久远的，所以这种否定也在意料之中。由于板块构造，尤其是板块俯冲过程——在此过程中玄武岩海洋板块在地球内部的高温下持续消耗，大约2/3的地表在几亿年前才形成。最强烈的撞击发生在地球形成初期的几十亿年间，证明这一观点的证据只有在不受俯冲过程影响的古老的花岗岩大陆中心才能找到。因为花岗岩容易被腐蚀和风化，也许经过时间的洗礼，这些撞击坑很难再被发现。一些最古老的岩石上保留下来的撞击坑可能最多，它们分布在很偏远的地区，如西伯利亚、加拿大北部和澳大利亚。有些撞击坑非常大，只有在太空中才能看到它们的真正形状。今天，借助于人造卫星的帮助，全球已有超过172个撞击坑得到确认，而地球容易被太空物体撞击这一观点已经像板块构造学说那样深入人心。

然而，争论还远没有结束，辩论仍然在科学界继续，特别是关于撞击的频率和规律，以及——也许是门外汉最感兴趣的——下一次大撞击对人类文明的影响。撞击发生的频率还极不明确，不同观点间存在严重的分歧，一方赞成撞击物的流量是常数，另一方则提倡所谓的集束撞击（impact clustering）。尽管地球在早期遭受了非常猛烈的撞击，但撞击匀变说（uniformitarianism）的追随者竭力证明撞击率是均匀的、不变的。相反，他们的对手则倡导另一种相干灾变说（coherent catastrophism）理论，认为由于某种原因，地球会受到越来越多的小行星和彗星的周期性撞击。

如果我们要客观地评估未来撞击对人类文明的威胁，很明显，不论撞击次数维持在目前的水平，还是在将来会更严重，我们都应该尽快确定，这一点极为重要。如果前者是正确的，那么一切照常，也就是说，大约几百年发生一次陨石直径为50米、可能摧毁一座城市的撞击，几万年发生一次陨石直径为半公里、可能消灭一个小国家的撞击，而陨石直径为1公里、影响波及全球的撞击事件每60万年发生一次。很幸运的是，巨大的毁灭级事件（Extinction Level Events: ELEs）——如6,500万年前终结了恐龙王国的、由10公里超大陨石引起的撞击——大约0.5至1亿年发生一次，因此，这种陨石在不久的将来撞击地球的可能性很小。基于以上撞击率，行星和彗星威胁论的支持者提出了引人深思的撞击死亡率问题。假如你能够建造一台时间机器，飞驰到1,000万年以后的世界，在那里找到一个“行星记录中心”并向它咨询，你会得到一个很有趣的事实。百万年间，因空难（无疑包括太空空难）而死去的人数可能在10到15亿之间，而如果地球被两块1公里大小的物体撞击一两次，死亡总数可能为5到7.5亿以上，可见空难死亡人数是地球撞击事件中死亡人数的两倍。也就是说，在你有生之年，因行星或彗星撞击而死亡的概率是空难的一半。如果真这样想我们就能安心了。可是换个角度看，因小行星或彗星撞击地球而死亡的概率可能是你赢得英国彩票头奖概率的350多倍，你可能就会吓一跳。实际上，真实情况可能比这更可怕。如果相干灾变说成立，那么在某些时期内，地球乃至整个太阳系都会穿行于某个岩石碎片异常多的宇宙空间，从而使各种程度的撞击事件都显著增加。

一些理论认为，这种威胁地球的太空岩石碎片的周期性增加是由于奥特云（Oort Cloud）周期性干扰。奥特云是一个巨大的球形彗星群，在距离冥王星轨道很远的地方将整个太阳系包围。一般情况下，星云中彗星的运行轨道非常庞大，离最近的恒星也有1/4个轨道周长的距离，因此它们难得光临内太阳系，偶尔只有一两个。但是，如果一些星云受到外界因素的干扰，就会使成千上万的星云片的轨道被改变，它们会冲向太阳，从而极大增加了与包括地球在内的太阳系行星撞击的可能。关于奥特云如何受到周期性的干扰，学者提出了很多观点，包括因为X星（X planet）穿过星云，或者遥远的太阳暗伴星。人们曾极力寻找这颗虚构的X星，有些科学家认为，它的运行轨道离冰冻的冥王星和新近发现的小行星赛德娜（Sedna）的轨道很远。

另一个颇具吸引力的理论叫做西瓦假设（Shiva hypothesis），这个名字源于印度教的毁灭和重建之神。纽约大学的迈克·兰皮诺及其同事大力倡导该理论，他们认为地质资料中记载的大灭绝是大撞击事件的后果，这种撞击很有规律，每2,600万到3,000万年发生一次。兰皮诺及其同事把撞击与围绕银河系中心的太阳系轨道——包括地球轨道——联系起来。太阳系的轨道会上下波动，大约每3,000万年，这个轨道就会使太阳及其行星穿过光碟一般的银河系，这时，银河系中心质量巨大的恒星的引力就会发挥作用。兰皮诺学派认为，这足以使奥特云彗星群的轨道受到一定程度的干扰，并使一系列新彗星进入太阳系的中心，从而大大增加地球遭受大撞击的频率。太阳系上一次与银河系相交距今只有几百万年，难道此刻正有一群彗星飞向我们吗？等到我们发现时，也许已经太晚了。

由于西瓦假设涉及到地质时间尺度上的周期性，因此，在讨论撞击事件的即时威胁时很少提及它。英国天文学家维克托·克莱贝（Victor Clube）和比尔·内皮尔（Bill Napier）的观点则与我们自己及后代的安全和生存问题有很大关系。他们认为，每隔几千年，地球就会遭受物体团的撞击，上一次严重撞击发生在4,000年前的青铜器时代，时间之近让我们不得不担忧。为了弄清是什么原因引发了这次撞击，我们需要再次探索宇宙深处的奥特云。先不说太阳系在银河系中运动时可能产生的星云扰动，正常情况下，大约每两万年就有一个新彗星从奥特云落向内太阳系。这颗新彗星很快被太阳或木星强大的引力场“俘获”并彻底分解，形成一圈沿原彗星轨道散开的碎片，但这些碎片还是集中在原彗星位置的周围。通过这种分解途径，一颗较大的彗星能在内太阳系“播种”大约100万个直径为1公里的岩石块，使威胁地球的物体显著增多，大大提高了地球被撞击的可能性。克莱贝、内皮尔和相干灾变说流派中的其他学者提出，由于来自奥特云的大彗星在大约1万年前的上次冰期末进入了太阳系，彗星散开并形成了被称为金牛座复合体（Taurid Complex）的大量碎片。每年12月，当地球穿过这一碎片流时，小岩石碎片和沙砾大小的石头就会在大气燃烧，有时就会产生金牛座流星雨的壮观场面。然而，这些无足轻重的小碎片仅仅是金牛座复合体的尾端，在复合体的中心则包含了一个直径5公里的穿过地球轨道的恩克彗星（comet Encke），以及至少40个相伴随的小行星，一旦它们中的任何一个撞击地球，都将带来全球性的大浩劫。

在金牛座复合体绕太阳运行的轨道上，碎片沿着轨道的分布情况很像万米赛道上的运动员：大多数人扎成一堆，其余则零散地分布在赛道上。根据相干灾变理论，地球轨道与金牛座复合体的轨道在一个几乎没有碎片的地方相交，出现了圣诞节前常有的壮观景象，但也仅此而已。大约每隔2,500到3,000年，在通过金牛座复合体轨道上类似于运动员扎堆的地方时，地球就成了一连串直径约200到300米的石块的攻击目标。英国利物浦约翰摩尔斯大学的社会人类学家本尼·派泽（Benny Peiser）认为，正是大约4,000年前的这次撞击导致了公元前第3个千年内很多早期人类文明的衰落。派泽等人用一系列地球撞击事件解释了同时期的历史资料，由于这些撞击物的体积太小，不会引发全球性的影响，但这些撞击却足以给古代社会带来严重破坏，产生毁灭性的空气冲击波、地震、海啸和大火灾。公元前2350年左右，欧洲、非洲和亚洲的许多中心城市几乎同时倒塌，历史记录中充满了水灾、火灾、地震和大规模的混乱。当然，对这些记述可以另作解释，因为古人对这些事件的记述有时显得很荒诞，而且很难找到地球在这一时期遭到来自太空物体撞击的证据。即便如此，人们依然在澳大利亚、爱沙尼亚和阿根廷发现了7个撞击坑，它们的历史分别有4,000到5,000年，搜寻其它撞击坑的工作也在继续。有人提出，也许正是撞击次数的增多引发了罗马帝国的崩溃和黑暗时期的出现，因为当时正是地球最近一次穿过金牛座复合体的密集区，时间是公元400到600年期间，但由于缺乏有力证据，这一观点很难得到肯定，而且，大型火山爆发也同样可以解释这一时期的地球气候恶化。近年来，在考古学者、人类学者、历史学者中间出现了一种令人担忧的趋势：他们试图用某种自然灾害解释每一个历史事件，如小行星撞击、火山喷发或者地震，而这种解释大多都建立在很不充分的证据之上。本书旨在揭示自然灾害对大家的影响，因此我不会愚昧地认为历史文明并未多次遭到自然的破坏，但是，如果将一切历史事件——从英国内战和法国大革命到罗马帝国的衰落以及成吉思汗西进都归因为自然灾害，那就贬低了自然灾害潜在的毁灭性效果，低估了自然对人类文明进程的影响。

你愿意怎样死去

目前，金牛座复合体模型在撞击威胁论中尚处于弱势，如果我们赞同这一模型，也许在大约1,000年以后，一连串刺目的闪电和刺耳的声震〔1〕就会出现，预示着下一批彗星碎片的到来。也许我们明天就会被毁灭，也许10多万年以后一座城市会被毁灭，也许100万年以后全球都将陷入岩石粉末笼罩下的宇宙冬季。下次大灾难会给人类带来怎样的影响？这有赖于三件事情：（i）撞击物的大小，（ii）撞击物的运动速度，（iii）撞入海洋还是撞向陆地。若其他参数相同，撞击物越大，它的影响就越严重、越广泛。需要重申的是：一个50到100米大小的撞击物足以毁灭一个大城市，或者一个欧洲小国家，或者美国的一个州。撞击物体积越大，它的破坏力和破坏范围也将逐渐增加，当撞击物达到直径2公里这一临界尺寸后，除了引起区域或次大陆范围内的巨大破坏，还将造成一段时间内的温度骤降和植物生长减缓，从而影响整个地球。撞击物若大于2公里，地球生态系统就会受到越来越严重的破坏，直至引发大规模的物种灭绝。在6,500万年前的白垩纪末期，一个10公里大小的物体在墨西哥海岸外撞向地球，不仅导致了恐龙灭绝，而且致使当时所有物种的2/3也同时灭绝。更令人焦虑的是，有证据表明，在大约2.5亿年前二叠纪末期的一次大撞击后，只有不足10％的物种幸存下来。总的来说，地质记载中至少28％的物种灭绝与大撞击有关，正如我在前面章节中提到的，有些学派低估了撞击事件对环境的严重影响，倾向于认为以往物种的大规模灭绝与玄武岩熔岩大喷发有关。

一块飞向地球的岩石的破坏力与它携带的动能直接相关，这不仅反映在物体大小上，也反映在撞击速度上。对所谓的长周期（long-period）彗星，它们的轨道能带它们进入遥远的星际空间，与近地小行星和在太阳系中心运行的彗星相比，这种长周期彗星的运行速度极快，破坏力也更大。破坏性质和破坏范围还取决于物体的撞击点是陆地还是海洋。地球表面的2/3被水体覆盖，从统计学角度来说，小行星和彗星的大部分撞击点是海洋。在这种情况下，与撞击陆地的情形相比，进入大气层的岩石粉末数量就会减少。但是，由于它所引发的大海啸能够严重破坏整个海洋盆地，这一小小的优点也被抹煞了。而且，随着巨量的水分和盐分进入大气层，气候可能受到严重影响，甚至保护人类的臭氧层也将暂时被毁坏。撞击影响环境的证据主要来自于对一大一小两次撞击事件的研究。

在1908年，一个相对较小、直径约50米的小行星穿过了地球大气层，在俄罗斯西伯利亚通古斯卡地区不足10公里的上空爆炸。这次大爆炸释放的能量约等于800个广岛原子弹，其声音可以在相当于4个英国的范围内听到，爆炸击倒了2,000平方公里的茂密森林。数千公里外的地震仪记录了这次爆炸，自动气压记一次又一次地检测到了冲击波的信号，直到它绕地球3周后最终消失。爆炸产生的烟尘使得欧洲夜晚的天空异常明亮，据当时的报告记载，人们能借着光亮在午夜的伦敦玩板球。由于通古斯卡地区难以到达，第一支俄罗斯探险队在25年后才抵达那里，而令俄罗斯科学院矿物学家列昂尼德·古利克（Leonid Kulik）及其团队迷惑不解的是，他们没有找到预想中的大撞击坑。但是，他们发现一片被严重烧焦的树林，它们齐刷刷地倒下，形成了一个直径60公里的圆形区域。当撞击物进入大气层时，巨大的应力引起了岩石爆裂，该区域就是空中爆炸形成的。由于该区域人口稀少，撞击造成的伤亡很少，大约有数人死亡，20人受伤。如果晚4个小时，地球自转把圣彼得堡这个大城市带入小行星的降落范围，那将会带来一场大浩劫。

与6,500万年前墨西哥尤卡坦半岛外海发生的大撞击相比，通古斯卡撞击事件就相形见绌了。一个10公里大小的小行星或彗星——不能准确判定其性质——撞进了尤卡坦半岛外海，永远地改变了我们的世界。几毫秒内，一场超乎想象的大爆炸释放了几十亿个广岛原子弹同时爆炸的能量，同时形成温度高于太阳的巨大火球。火球使海洋蒸发，并在海底形成一个直径为180公里的撞击坑。直冲云霄的冲击波将空气撕裂，向空中喷出了超过100万亿吨的熔岩浆，随后散落到全球。爆炸引发的地震把比欧洲还大的一片区域瞬间夷为平地，所有的生命几乎消失殆尽。力量比最强飓风还要高5倍的超级飓风咆哮着（hypercanes）撕开了大地，会同巨大的海啸不断击打着几千公里外的海岸线。

接下来发生的事情更糟糕。被炸到空中的岩石像雨点般在全球各地纷纷落下，重新进入大气层时产生的热量向地面辐射，如大烤箱一般将动物活活烤死，引发的大火使地球上的森林和草原成为荒地，将地球上1/4的生命化为灰烬。即使空气和海水平静下来，地壳停止震颤，从天而降的碎石块停止轰炸，灾难还远没有结束。在接下来的几周内，空气中的烟尘遮蔽了阳光，使温度下降高达15℃。四周越来越暗淡，越来越寒冷，幸存的植物渐渐枯死，那些残存的食草恐龙也慢慢被饿死。海洋生物的命运也很悲惨，全球大火产生的有毒物质，以及撞击产生的大量硫磺进入大气后形成的酸雨注入了大海，毁灭了3/4的海洋生物。多年的严寒以后，希克苏鲁伯撞击（Chicxulub impact）带来的黑暗终于消散了，但此后火球撞击产生的氮氧化物发生了化学反应，将臭氧层撕成了碎片，毒辣的阳光炙烤着大地，形成了强紫外线辐射的春季——紧随宇宙冬季，许多幸存下来的物种饱受煎熬，它们无望地挣扎着，艰难求活。地球的自然平衡遭到了巨大破坏，有人估计，地球大约经历了几十万年的时间才从希克苏鲁伯撞击带来的灾难中恢复过来。当地球重归平静时，巨大的爬行动物的时代已经终结——只剩下早期哺乳动物，即人类的远祖——同时启动了一场进化试验，并最终随着人类的直立行走而宣告成功。但是，人类会有同样的经历吗？为了评估其可能性，让我们仔细看一下撞击事件的破坏力。

图19　1908年一颗小行星在通古斯卡（西伯利亚）上空爆炸，森林被夷为平地。

在通古斯卡撞击事件中，森林被破坏的部分原因是爆炸所产生的巨大热量，但主要原因还是爆炸所引起的冲击波。强大的冲击波生生地把树击倒，将森林夷为平地。冲击波的强度取决于峰值过压（peak overpressure），即冲击波的压强与环境压强之差。当峰值过压超过4磅/平方英寸〔2〕时，产生的风比常见飓风风力高两倍，此时才能造成严重破坏。虽然一个直径50米的物体在低空爆炸时的破坏范围远远小于伦敦陆地面积，但它产生的巨大过压的破坏力相当于一个大型核装置，足以摧毁伦敦外环路以内的一切事物，如果撞击物的体积增加，情况就会更严重。一个直径250米的小行星足以穿透大气层，形成直径为5公里的撞击坑，破坏范围可达1万平方公里左右——约等于英格兰肯特郡的面积。如果小行星的直径达到650米，破坏范围将增至10万平方公里，相当于美国的南卡罗来纳州的面积。

虽然听起来很吓人，但这种撞击并不足以造成全球性的破坏。要产生全球性影响，撞击物必须是一个直径不少于1.5公里且速度较快的彗星，或是速度较慢而直径达到2公里的小行星。二者中的任何一个撞击地球都将产生100亿吨TNT当量的爆炸，毁灭一个直径为500公里的区域——相当于英格兰的面积，瞬间造成几千万人死亡，当然这还取决于撞击点的位置。

等到爆炸产生的尘土开始遮蔽天空，阻挡到达地面的阳光时，世界其他地方面临的问题才开始真正显现。与巨大的希克苏鲁伯撞击相比，这一过程无疑会导致全球温度骤降，但至于后果有多严重，人们并没有达成一致意见。然而，这种规模的撞击可能导致极恶劣的气候和庄稼绝收，其严重性不亚于1815年印度尼西亚坦博拉火山爆发后出现的“无夏之年”。正如上一章所提到的，在这种情况下，拥有充足粮食储备的发达国家尚且只能支撑一个月左右，全球范围内的粮食绝收无疑会带来严重而深远的影响。随着发达国家的社会与经济结构全面崩溃，粮食定量供给有可能成为现实。在发展中国家，粮食收成往往只够人们自己糊口，这时大范围的歉收有可能迅速演变成《圣经》中描述的大饥荒。有些学者预言，两公里的物体撞击地球后，多达1/4的人口将死于恶劣的气候条件。更大的物体撞击地球后，植物的光合作用就会彻底停止。一旦出现这种情况，那就不是多少人会死亡的问题，而是人类是否能存在的问题了。有估计认为，一个直径4公里的物体撞击地球后会向空气中排入大量的灰尘和碎片，使光照水平无法满足光合作用的需要。

由于不知道远处有多少有威胁的物体，也不知道它们是否会突然撞向地球，我们几乎无从了解小行星或彗星何时会撞击地球，从而将我们带入世界末日。类似导致恐龙灭绝的希克苏鲁伯撞击事件几千万年才发生一次，因此，这种撞击在任何一年发生的可能性都很小。然而，看到下面的事实我们就乐观不起来了——如果西瓦假设成立，也就意味着下一批奥特云彗星可能正在奔向内太阳系。如果不成立，那么在金牛座复合体的密集部分回归，以及另一个小行星袭击地球以前，人类也就只有1,000年的时间了。即使撞击事件发生的时间没有内在联系，我们也无法从统计学的角度来解释为什么地球不会在明年遭到未发现的近地小行星或从未光临过内太阳系的长周期彗星的撞击。与通古斯卡规模类似的撞击带来的威胁很小，因为与地球表面相比，撞击物的破坏范围很小。如果其中一块撞击物撞向了城市，其他大部分落到海里，那就很糟糕了。大块物体撞向了海洋，这听起来似乎是好事，但实际上是个恶耗。例如，一块500米的岩石落入太平洋底部将引发巨大的海啸，导致半个地球上的所有沿海城市在约20个小时内被大规模地毁坏。实际上这一情况发生的概率相当高——在接下来的100年中大约有1％的可能——而且死亡人口至少将会有几千万。

根据最新估计，直径为1公里的物体撞击地球的频率是60万年一次，但是，这一规模的物体所产生的撞击坑至少也有约100万年的历史。当然，自那以后可能还有几次大撞击，它们或是撞进大海，或是撞在了陆地上而尚未被发现。你也许会说，威胁肯定是有的，但真的迫在眉睫吗？答案是肯定的。大约有12个小行星（大部分都很小）可能在2100年之前与地球相撞。实事求是地讲，这种可能性并不大，因为撞击的概率只有万分之一多一点，但我们要知道这样的概率已经不小了，如果这是彩票中头奖的概率，我的彩票代理商会从我这里得到不少生意。最令人担心的是2004年末发现的直径为320米的近地小行星MN4，最近被命名为毁灭者（Apophis）——古埃及神阿佩普（Apep）的希腊名字。人们一度认为毁灭者于2029年4月13日撞击地球的概率高达1/37，让人欣慰的是，这一概率现在降低为1/8000。听起来很高，但和2001年夏季英格兰足球队以5:1击败德国队的概率相比，这些概率也只是它的80倍。几年前，科学家提出了一个名为“都灵等级”〔3〕（Torino Scale）的指标，以便衡量撞击产生的威胁，而毁灭者是迄今为止第一个都灵等级持续大于零的物体。目前它的等级为1——被定义为“需要小心监测的事件”。随着我们对其轨道的进一步约束，这颗近地小行星成为了许多人关注的焦点，而且我们了解得越多，就会发现它的都灵等级完全有可能超过1，成为“值得关注的事件”。然而，这一等级再次升高的可能性很小，我们也期望很多年以后才会首次出现等级为10的撞击事件——定义为“确定的、具有全球影响的撞击”。如果预警充分，我们或许能够使小行星不挡道，保证地球正常运行，但如果一颗新的彗星向我们飞来，由于它体积大、速度快、来势迅猛，我们几乎无法招架。

图20　不同小行星撞击伦敦可能形成的破坏带

令人不安的事实

·大约1,000多个颗直径不小于1公里的小行星经常接近或穿越地球轨道，其中约1/3将撞向地球从而结束其生命。

·直径2公里的物体撞击地球将导致全球1/4人口的死亡。

·在未来彗星撞击地球之前，我们只有6个月的预警期。

·每几百年就会发生一次足以毁灭伦敦、纽约或巴黎的小行星撞击地球事件。

·古代撞击事件可能使地球上多达90％的生物灭绝。

·在未来100年内，一个直径500米的物体撞入太平洋的概率为1％。

·有人认为，也许再过1,000年左右，地球就会再次遭受太空物体撞击。

注释

〔1〕声震：以超音速飞行的物体在到达地面时因为前部冲击波受阻而发出的爆裂音

〔2〕约等于28,148帕

〔3〕都灵等级，衡量小行星撞击地球所造成的灾难等级，由小到大可分为0–10，共11级

后记

哭泣一万年

流尽十亿泪

只缘当年未曾料

人类家国　锦绣河山

而今都已碎

——札格&埃文斯《在2525年》

单独考虑全球变暖、下次冰期临近、超级火山爆发、小行星撞击等事件的影响，我们可能只会感到一时的忧虑，但整体考虑这些事件对地球和人类未来的威胁则足以使我们倍感沮丧。我们来总结一下人类目前的处境。我们正处于气候变暖的时代，这无疑将导致下个世纪地球环境、社会、经济等方面的剧烈变化，给每个人带来不利的影响。与此同时，地球正面临着下次冰期的到来。也许因为全球变暖，下次冰期可能会提前出现，但即使没有人类的帮助，它也可能在未来1万年内降临。那些足以使1/4人口灭亡的小行星们继续穿过地球轨道而未被察觉，大型彗星何时向地球迎面飞来也无人知晓。印度洋大海啸使我们见识了大自然能够对这个日益拥挤的世界造成多么可怕的冲击，而且，由于目前地球上的人口数量非常庞大，下一次大海啸或超级火山爆发必定会导致数百万人的死亡，我们所谓的“进步的全球化社会”也将分崩离析。我们的社会和经济结构紧密相连，甚至日本发生一次地震都可能引发全球经济灾难。在本世纪内，其他一些趋势也可能会催生我们所说的世界末日。虽然地球人口仍在增长，但增长速度在1968年就开始减慢，在2070年将达到90亿左右这一顶峰，比今天多一半，随即人口又开始回落，30年后达到84亿。这一趋势虽然可喜，但它会遗留下人口老龄化和所谓的“灰色”未来等问题。到本世纪末，日本和西欧1/2左右的人口将达到60岁以上，地球上1/3的人口将超过这一年龄。有人认为，在一个老年人逐渐支配年轻人的世界里，代际冲突可能会成为最主要的政治问题。

我们后代的未来不仅更加灰暗，而且变得沉闷和贫乏。在有史以来最大的物种灭绝中，人类活动每年要消灭3,000至3万个物种，而总物种数量据估计也只有1,000万个。在祥和的新世纪钟声响起之前，大约有1/3的开花植物将成为濒危物种，整个动物物种的1/4到1/2将可能灭绝。由于越来越多的物种消失，它们的栖息地迅速被害虫、野草以及与人类形影不离的病菌所占据。我们的后代将不再与猩猩、熊猫、极乐鸟和珊瑚为伴，而是不得不与老鼠、螳螂、蓟属植物和荨麻打交道。此外，脆弱的生物多样性——在漫长的进化过程中逐渐形成——一旦遭到破坏，可能需要500万年或更长的时间才能恢复。与此同时，大约500万亿的人类后代还要生活在这个沉闷且——从物种的角度上讲——毫无生机的星球上。同样重要的是，我们实际上正在扮演着造物主的角色，决定着地球生物的进化及未来。人类毁灭了大量现存的物种，从而破坏了自然进化的来源，并严重限制了未来地球产生新物种的能力。对于整个地质年代中的数百万物种而言，世界末日已经来临，并且人类的活动正在使地球上的许多其他生命形式不久面临同样的命运。

未来在我的笔下似乎变得越来越糟。日益老化的人口失去了昔日的活力与创造力，却不得不与气候变化及其影响作斗争，努力摆脱随之而来的经济、政治和社会的剧烈动荡，千方百计地拯救——也许为时已晚——被他们的祖先（也就是我们）破坏了的环境。在这种背景下，布兰登·卡特的“末日论”在一定程度上并非不着边际。其他人也得出了同样的结论：形势将会非常严峻。例如，加州大学的安德斯·约翰森（Anders Johansen）和戴德尔·索奈特（Didier Sornette）近来根据人口、经济和财政指标的趋势预测，在大约50年内，未来会突然转变为某种新“情况”，虽然目前还不能确定这种新“情况”的性质，但它不可能是令人愉快的。

之前我们对世界末日作了简要介绍，唯一值得欣慰的就是：尽管世界末日即将到来，但相信人类还将继续存在，至少是现在。先不说是否有可能出现6,500万年前使恐龙灭绝的大彗星或小行星撞击地球的事件（这种撞击事件大约每1亿年发生一次），在可预见的未来，不大可能发生任何能够彻底毁灭全球65亿人的事件。即使我们所熟悉的世界变成了火坑或冰窟，对于可能面对这些情况的子孙后代来说也没有多可怕。毕竟，人类有着超凡的适应能力，能够不慌不忙地调整自己以适应新的环境。我们所熟悉的“世界”以前确实终结过许多次，生长于维多利亚女王统治英国时代和目睹过人类登月的百岁老人就能证明这一点。对我们的孩子及其后人来说，世界将充满了斗争和冲突，看不到进步的希望，也失去了前进的热情——与维多利亚时期的人对未来的看法一样，这样就危险了。设想在未来某一刻，当沿海大城市被海浪或冰层所湮没时，大众并不会认为我们已经取得了足够的进步——至少在一段时期内是这样。

在本书中，我根据目前的一些趋势和观点进行了推断，总结了地球和人类面临的几种不太乐观的前景，并逐一进行考查。但是，如果你指责我缺乏想象力，我想这至少在某种程度上是有道理的。毕竟，我无法目睹几万年以后的事情，而太阳在未来的50多亿年内仍将普照大地，滋养万物。在这段未知的时间内，现代人和由人类进化而成的新物种会做些什么呢？又会变成什么样子呢？没有人知道。人类及其后代也许会在短期内一次又一次地被迫倒退，但是，如果我们学会可持续发展而不是过度开发利用，那么，不论是在终将被太阳吞没的地球上，还是以后在太阳系、银河系甚至更遥远的地方，我们也许会有充足的时间去做任何事、去进化成任何新的物种。或许我们现在该行动起来了。

附录一

灾害时标：表示各种灾害现象的发生频率

附录二

地球的地质时标：强调书中提到的重要事件

地球上的生命终将结束，这是人类不得不面对的一个现实。我们不断面临各种各样的威胁，从全球变暖、大海啸到小行星撞击地球、超级火山爆发和下次冰期的到来……哪些迫在眉睫？哪些属于遥远的未来？人类能够幸免于难吗？本书为你揭示灾变背后的种种原因。