上期我們說到，大約在 12000 年之前是最後一次大冰川期的尾聲，但地球突然調頭開始了長達 1000 年的酷寒，歷史上稱為新仙女木期。最令人不安的是，到底是什麼樣的自然現象導致了那時地球氣溫的劇烈變化呢？答案可能會令你失望了，我們對此全然不知。
瞭解過去和預測未來一樣困難。有許多事情超乎我們的想象。比如說，在南極洲漂移到現在南極的位置之後，至少有2000萬年的時間，那裡沒有冰蓋，充滿了植被。今天聽上去就像天方夜譚一樣。普利策獲獎作者、記者考伯特（Elizabeth Kolbert）在《紐約客》上是這麼寫的，聽上去很誇張：“冰核顯示出地球的氣溫曾經反覆、劇烈地變化過，沒有已知的外部力量能做到，就連各種假說中的外部力量也做不到。似乎有某種巨大又可怕的反饋循環”。但說實話，媒體人都有愛誇張的特點，其實我自己也不例外，所以，建議大家有時候聽到我很誇張的說法時，也要提高警惕，我有時候也難免會一驚一乍的。據認為，這麼劇烈的氣候變化很可能與海洋以及洋流的正常循環被打亂有關。不過，我們離真正弄明白還有很長的路要走。
有一種理論認為，在新仙女木初期大量的冰融水流入海洋中，降低了北半球海水的鹽度（也就是降低了密度），從而使墨西哥暖流轉而向南，就好像一個司機試圖避開撞車。由於缺少了墨西哥灣暖流帶來的熱量，北半球的高緯度地區重新回覆到了嚴寒狀態。但這個理論無法解釋，為什麼在1000年之後，當地球再次變暖時，墨西哥灣暖流沒有像先前那樣突然轉向。相反，我們進入了一個異常平穩的時期，稱為全新世，也就是我們現在所生活的時期。
可能你會很自然地以為，現在不是總說全球氣候變暖嗎？這不正好可以延緩冰川期的到來嘛。然而，有科學家卻指出，氣溫的上升反而會促進冰川期的到來。這一觀點乍聽上去似乎有點奇怪，但其實是有道理的。氣溫的微小升高，會加大水分的蒸發率，從而增加雲量，高緯度地區的積雪會因此持續不斷地增加。事實上，全球變暖會使得北美和北歐的局部地區更冷，雖然這聽上去有點兒矛盾。
講到全球氣候變暖，我想再補充幾句。
第一：全球氣候變暖絕對不是陰謀論。這些年，只要有地區遇到創紀錄的嚴寒，就會有反對者站出來質疑科學家們提出的氣候變暖問題。這樣的信息會掩蓋科學家們正在做的嚴肅的氣候研究，所以首先要解答的問題就是，全球的氣候變暖有靠譜的數據支撐嗎？答案就是：絕對有！
科學家們所說的全球變暖指的是地球總體平均氣溫正在逐漸上升的大趨勢。全世界的政府、機構、大學和研究中心得出的結論，基本都是趨同的，那就是地球正在變暖。這是以硬數據為基礎的，而這些數據是幾十甚至幾百年來在陸地和水下實測獲得的。
2014 年以來，有兩份重量級的報告公佈，明確地表示氣溫正在上升，這兩份報告分別是政府間氣候變化專門委員會的第五次評估報告（下面如果提到，簡稱 AR5），以及2017版氣候科學專題報告。AR5 的大氣溫度測量顯示，從上世紀中葉到 2016 年，全球平均氣溫上升了約 1 攝氏度。美國國家海洋和大氣管理局的研究人員表示，二十一世紀頭 15 年上升的溫度至少是二十世紀後半葉 50 年的總和。2016 年是全球有記錄以來最暖和的一年，而歷史上最熱的 17 個年份有 16 個發生在 21 世紀。
第二，氣候變暖會出事，會出大事。AR5 指出，現在每十年，北極海冰的表面就會下降 17-20 萬平方英里，這個變化至少在過去的 1500 年裡前所未見。2017 年又是觀察到的冬季海冰高度最低的一年。《2017 北極報告》說，冰川的融化速度是五百年裡最快的，2017 年的研究更進一步表明，北極的環境系統已經形成了一個“新常態”，特點就是海冰覆蓋範圍進一步縮小，厚度進一步變薄，格陵蘭冰蓋和北極冰川都遇到了這個情況，另外還伴隨著海平面的變暖和凍土溫度的上升。
所以，海冰是影響氣候變化的重要因素之一。2015 年 9 月發表在《古海洋學和古氣候學》期刊上的一份報告[1]研究了過去 120 萬年北太平洋的環流模式，它言之鑿鑿地指出，沿海地區的海冰是影響海洋環流的重要因素，自然也就影響了地區以及世界的氣候。而北極海冰除了影響海洋環流模式，它每年也都在以更快的速度融化，持續的融化時間也更長，照這個趨勢下去，它可能無法恢復成歷史上的厚度，而這個厚度對北美地區極其重要，可以幫助北美洲維持一個較短的更暖和的冬天。
還有值得一提的是，最近幾個冬天， “急流”顯得反覆無常。急流是大氣中出現的快速流動的氣流，你可能在天空中看見過它，想象下一架噴氣式飛機飛馳而過留下的氣流就行，效果是一樣的。急流沿著熱空氣和冷空氣之間的邊界形成，在冬季變得尤為明顯，因為冬季裡北極和中緯度地區的氣團會形成更強烈的對比。在 2011-2012 年的冬季，急流的位置發生了變化。平時凍成狗的新英格蘭、五大湖和大平原地區，原先都位於急流的北部，冬季都是冷得刺骨啊。但那年冬天，急流變方向了，這片地區大半個冬天裡都在急流的南部，自然就升溫了嘛。這也幫助那一年的冬天，成為了美國曆史上排名第四的最暖和的冬季。那一年冬季沒啥降雪，積雪也就少，結果來年就慘了，春季夏季秋季都發生了嚴重的乾旱，影響了全美三分之二的地區。
急流很難猜，但對氣候的影響很大。2013-2014 年的冬天，一股相反的急流帶著寒意離開了美國的部分地區，而那一年，戰鬥民族俄羅斯的天氣也比往年暖和。結果下一年，2014-2015 年的冬天，波士頓的積雪記錄是有史以來最多的，低溫記錄也是爆表。現在，預測每一年的天氣走勢，真的是門很難的課題。
現在全球氣候變暖已經開始實實在在地影響到我們了。以美國為例。全球變暖正在導致美國發生更嚴重的暴雨和暴雪。2016 年的極端暴雪天氣就曾經使大西洋中部和美國東北部的大部分地區陷入癱瘓。研究還發現，氣候變暖使颶風哈維席捲休斯敦時那種極端的降水量，更有可能出現。全球變暖意味著空氣溫度增加，而炎熱的空氣可以吸收更多的水分，更多的水分又可以轉換成更大的降雨和降雪。為了把水分釋放掉，發生嚴重暴雨暴雪的可能性就會增加。
這些研究也都獲得了數據支撐。全美第三次氣候評估顯示，在過去的半個世紀裡，在最嚴重的百分之一的暴雨和暴雪中，全美各地的降水量都增加了。而從 1958-2012 年，一些地區這一數字的增長幅度高達 71%。《2017 氣候科學特別報告》[2]補充說，自 1901 年以來，美國大部分地區發生大雨和大雪的頻率都在增加，總降水量也在增加。地區之間差異明顯，增加幅度最大的地區是美國東北部。
另外，氣候變暖，冬天結束得也更快了，春天的腳步也比以往來得更早。一項最近的研究估計，由於全球氣溫上升，到下個世紀，春季植物的生長會比現在早三個星期開始。在加州的內華達山脈，春天已經提前三週就到來了，當然，不是每年都如此，一切充滿著未知的變數，這也讓很多計劃很難提前做規劃。
氣候變暖也影響到了海洋環境。舉個例子，海水溫度的上升幾乎造成了脆弱的珊瑚礁系統的滅頂之災，珊瑚白化頻發、受影響面積巨大。珊瑚對我們人類來說至關重要。首先，雖然珊瑚礁只覆蓋著海底約 0.1% 的面積，卻有近四分之一的海洋生物種類生活在其中。其次，海洋生物資源豐富的珊瑚礁是得天獨厚的捕魚勝地，與之相關的漁業養活了全球數百萬人。還有，珊瑚礁是一道天然的防波堤，能夠吸收高達 97% 的海洋能量，將海浪高度削減 84%，保護居住在海邊的人群，可以說，它是抵禦風暴破壞最好的屏障。
氣候變暖對珊瑚礁造成了快速、大規模的破壞。適合珊瑚生長的水溫一般在 18-30 攝氏度之間，最佳水溫為 26-28 攝氏度。很多室內研究表明，32 攝氏度是珊瑚的亞致死溫度，34 則是致死溫度。在 34 攝氏度的條件下，一般持續 24 小時後，珊瑚就會出現白化。隨著大氣中二氧化碳濃度的不斷升高，過去 100 年內很多熱帶水域的水溫升高了 1 攝氏度，預計到 2100 年水溫還會再升高 1-2 度。前景堪憂。
第三，雖然影響氣候的因素非常多，比如二氧化碳濃度的波動、板塊運動、太陽活動、米洛柯維奇的天文週期表等等。但是，最近這 100 年的全球氣候變暖就是由於人類活動造成的，這一點，聯合國政府間氣候變化專門委員會IPCC的報告有明確的結論，對於全球變暖是否是由人類活動引起的這個問題，2007年認為是“非常可能”，到了2013年改為了“極有可能”，標記為至少95% 的可能性。這種置信度對於生態學來說，已經可以說是板上釘釘了。
關於全球變暖我最後想說的是，有些人自己並不是專門從事這方面研究的生態學家，卻僅僅憑一些陰謀論的信息就否認全球氣候變暖是人為因素造成的，在我看來就是反智反科學的行為。而且，哪怕萬一未來有一天科學界承認全球氣候變暖的主要因素不是人類活動，我也不會改變今天的看法。因為我們相信的是證據，而他們僅僅是蒙對了答案。
在研究古代氣候的過程中，還有一個問題同樣令科學家們感到費解，他們發現有些已經滅絕的恐龍生活在一些它們不應該出現的地區。英國地質學家德魯裡（Stephen Drury）指出，在北極10度範圍內的森林中，曾經是一些巨型動物的家園，包括霸王龍。他寫道，“這實在令人費解，在那麼高的緯度地區，一年之中有3個月可是極夜。”霸王龍的棲息地裡竟然包括一些靠近北極的地區，德魯裡對這個結論打了個問號。而且，有證據表明，那裡的冬天也很冷。氧的同位素研究表明，阿拉斯加的費爾班克斯地區，在白堊紀晚期的氣候與現在是一樣的。那麼，霸王龍在那裡怎麼生活呢？它要麼季節性地長距離遷徙，要麼一年中有很長一段時間是在風雪交加的黑暗中度過。在澳洲，那時的位置比現在離南極更近。動物們想要遷徙到溫暖的地方也是不可能的。在這樣的極端環境中，恐龍是怎樣生存的，我們也只能完全靠猜。
有一點你要記住，如果下一次冰川期開始形成，無論成因是什麼，都有更多的水可供利用。美國的五大湖、哈德遜灣以及加拿大數不清的湖泊，這些都不是上一次冰川期的原料，而是上一次冰川期形成的。
另一方面，地球的下一段歷史將會有更多的冰融化而非形成。如果地球上的冰蓋全部融化，海平面將上升60米 ，這差不多有20層樓那麼高，屆時所有的沿海城市全部會被吞沒。更有可能的是，在並不長的時期內，南極洲西部的冰蓋會崩塌。在過去的50年中，那塊地區周圍的海水溫度升高了2.5℃ ，冰蓋崩塌的速度大大增加。而該地區的地質結構使得更大規模的崩塌極有可能發生。如果一旦發生，全球的海平面會迅速地升高，最終能升高4.5至6米。
即將到來的 100 年中，地球到底會是一個嚴寒世紀還是一個天然大桑拿房呢？令人驚訝的事實是，我們不知道。但有一點是可以肯定的，我們走在鋼絲上。
不過，從長遠來看，冰川期對於行星地球來講，不是壞事。在冰川所經之處，岩石被碾碎，留下大片的肥沃新土地；冰川還開鑿出新的淡水湖泊，為數以百計的物種提供豐富的養分；冰川驅趕著動物遷徙，保持這顆行星的活力。正如澳大利亞環境學家弗蘭納裡（Tim Flannery）所說，“想要知道是什麼決定著一片大陸上人類的命運，你只需問一個問題：‘這片大陸有過一個像樣的冰川期嗎？’”
但是，相比於冰川，有關人類起源的故事，則更加充滿了撲溯迷離的情節。在人類起源的謎題被一點一點破解的過程中，出乎意料的事情那是一件接著一件。
1887年聖誕節前不久，有一位叫杜布瓦的年輕荷蘭醫生來到了蘇門答臘島，目的是尋找地球上最早的人類化石。
圖：杜布瓦
這件事情有一些不尋常之處。因為此前從未有人刻意地去尋找古人類化石，之前的發現都是純屬偶然。不過，杜布瓦的背景不禁使我懷疑，他去找化石也是一拍腦袋決定下來的，不會有啥滿意的收穫。他學習過解剖學，但完全沒有古生物學的專業背景。而且蘇門答臘島這個地方，沒有任何特別證據顯示那裡存有古人類遺蹟。從邏輯上來說，如果要尋找古人類遺蹟，應當到一個地域廣闊、且很早就有人類活動的大陸上，而不是一個相對狹小的群島上。驅使杜布瓦跑到蘇門答臘去的完全就是一種直覺。除了感覺那裡有工作機會外，他還知道那裡到處都是洞穴。以前的一些人科動物化石都是在洞穴中發現的。不過，這件事情最最不尋常的地方是，杜布瓦居然找到了他要找的東西，這真的是一個奇蹟。
在開始講這個故事之前，我們有必要先來說一下到底什麼才算是古人類的化石。說實話，這個事情比你想象的還要複雜。關鍵問題在於，“你不是人”這句話在日常口語中是句罵人的話，但是到了古生物學領域，就是一個嚴肅的科學話題了。按照現代生物學的定義，所有現代人都被歸入“人科”。人科的成員通常被稱為人科動物。這些成員有些已經滅絕，例如著名的尼安德特人，但他們都與我們緊密相連，與我們之間的聯繫比它們與現存的黑猩猩間的聯繫要密切得多，例如，在我們的基因中，就有大約 1% 來自尼安德特人。但是，類人猿到底算是人科還是猩猩科呢？尤其是來自古老地層中的類人猿化石，就更難說清楚了。甚至有一些科學家認為，黑猩猩、大猩猩和紅毛猩猩也應該被劃入人科，而人類和黑猩猩屬於人亞科。如果這樣劃分，那麼遠古人類的化石就會一下子多出好多好多。不過，古生物學家裡奇和其他一些人又提出，包括現代人和類人猿在內的超級家族應該被統稱為“人猿超科”。說了這麼多的彎彎繞，我只是想告訴你，生物的演化實際上緩慢漸進的，所有這些分類的界線都是人為定義的，不論你把這根線劃在什麼地方，兩邊總是會有模糊地帶的。尋找古人類的化石並不算是一個有明確目標的行為，因為到底什麼算是古人類的化石，其實沒有人真正說的清楚。
杜布瓦就是在這樣的背景下開始了他的尋找。科學有故事，咱們下期接著聊。
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[1]https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2015PA002840
[2]https://science2017.globalchange.gov/
說明：
《宇宙自然生命簡史》是我重譯、改編的《萬物簡史》。
1、修正了原書中不準確的知識點。
2、更新了最近這 10 年來的科學進展。
3、補充新增大量相關知識點。
4、直接翻譯自英文原著，沒有使用原譯。
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