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让科幻作品着迷的冰川世界,隐藏着人类对文明技术的反思 | 硬核科幻书影

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......“图画书界奥斯卡”






极端气候和灾难一直是科幻小说和科幻电影青睐的主题之一,暴风雨、地震、火山喷发、海啸……自然的伟力总是能一遍遍震撼读者与观众,令人们感受到文明的渺小。在多种极端气候中,冰川期又尤受欢迎,以致被导演和编剧们反复搬上银幕。


冰雪为何让科幻文艺创作者如此着迷?


真实的冰川期距离我们有多远?

 

下面这篇来自青年科幻作家滕野的文章将带你走进科幻作品中的冰河世纪。





《冰川时代》系列动画电影是许多孩子对史前地球认知的启蒙。这个动画系列展示了一个被冰雪覆盖的世界,但为了观赏性,它对古生物的时代考证并不很严格,猛犸、剑齿虎和尼安德特人距今只有几千至几万年,却与距今数千万年的恐龙一同出现在了影片里。看完电影后,观众们或许会感受到一丝寒意,然后挪到窗边享受下午暖洋洋的日光。毕竟,冰川期似乎是一两万年以前的事情了。


但实际上呢?冰川期离我们有多远?很近,近得超乎大多数人想象。


我们现在就生活在冰川期里。


可能许多人会有点意外:科学家不是说全球正在变暖吗?


这两点并不矛盾。地质学中有一个分支专门研究古气候,从古气候学的角度看,地球环境以几百万年、几千万年甚至更长的时间为周期,交替地变暖变冷。冰川期的判定标准很简单:只要地球上有冰盖,就是冰川期。如今地球南北两极都有永久性的冰盖区域,当然符合这一条件。



另一个可能叫人意外的事实是,在地质历史中,冰川期反而比较稀有,地球上没有冰盖才是常态。比现今温暖得多、以致极地完全没有冰雪的时代俯拾皆是,例如潮湿的石炭纪,那时大地上布满了蕨类植物构成的森林,巨型昆虫在森林中横行。


冰川期通常持续几百万年,但在这几百万年中地球气温仍会有些周期性的波动,形成多个相对较暖的时期(称为间冰期)和相对较冷的时期(称为冰期)。虽然只有一字之差,但冰川期和冰期所涉及的时间长度截然不同,后者是前者的一部分,长度大约只有几万年到几十万年。


按地质年代表划分,我们如今生活的时代属于第四纪全新世;从气候学角度讲,我们的时代是第四纪冰川期,或称末次冰川期。



《后天》是一部与冰川期有关的著名科幻灾难片,在这部影片中,全球变暖导致两极冰雪融化,融化的冰雪又干扰了大洋环流,进而导致全球迅速封冻。那么,冰川期到底是怎样形成的呢?


电影《后天》剧照


从天文角度讲,影响地球气候的因素主要有以下几方面:太阳辐射,地表反射率,地球辐射率。太阳辐射是输入地球的能量,其源头当然就是太阳;地表反射率是被地球反射回宇宙中去的那部分太阳辐射,地球辐射率则是地球自身向寒冷宇宙空间中散出的热量。天文学家证明,太阳活动长期是比较稳定的,因此后两条决定了地球气候,反射率和辐射率越高,地球就越冷,等冷到极地出现冰盖,就进入了冰川期。


但上述三个因素中,最关键的还是太阳辐射。只要太阳辐射稍有波动,地球上的气候马上就会给出激烈反馈。1645~1715 这七十年间的冬天格外寒冷,以至于有人主张将这七十年定为一个小冰河期,天文观测记录表明,这段时间里太阳活动同样减弱了,天文学家称之为“蒙德极小期”。在刘慈欣的科幻小说《流浪地球》中,人们为了躲避太阳氦闪而驾驶地球逃离太阳系,在地球的变轨阶段,地球轨道成了狭长的椭圆形;当地球往远离太阳的方向运行时,全球海洋就开始结冰,到最后甚至连大气中的氮和氧都凝固成淡蓝色的雪花降落到地面。


小说《流浪地球》与电影改编


反射率对地球温度的影响可以参考另一部与冰川期有关的科幻电影:《雪国列车》。在这部影片中,为了对抗气候变暖的趋势,科学家们发明了一种叫CW-7的物质给地球降温。影片并没说明CW-7的具体成分和作用原理,但影片开头给出了一段飞机播撒人工降雨剂似的画面。因此我们可以猜想,CW-7应当是某种气溶胶之类的东西,它撒入大气后能够提高大气的反射率,将阳光挡回太空。


显然CW-7有效过头了,它不但给地球降了温,还把地球直接拖进了冰河世纪,导致大批生物灭绝,幸存的人类只能坐在一辆列车里苟延残喘,靠列车的引擎合成食物、获取生活所需的能量。



除了阳光、辐射率和反射率三个因素之外,地球本身又是个很复杂的系统,在这个系统内还有很多影响气候的次要因素,例如《后天》中提到的大洋环流。洋流是地球的空调,它和季风一起把阳光热量从低纬度地区搬运到高纬度地区,恒定的洋流和季风能近乎永久地改变一个地区的气候。


《后天》中冰川来袭的猛烈令人印象深刻。短短几小时内,冰雪就从两极向赤道地区延伸,覆盖了大半个地球。地球上真出现过这样的冰川期吗?


答案是肯定的。而且可能不止一次。在距今约7.2亿年以前的新元古代,地球进入了极度漫长的寒冬——长达一亿一千多万年,以至于地质学家专门为这一时期起了个名字,这就是新元古代的最后一个纪:成冰纪。


1987年,加州理工教授约瑟夫·柯世韦因克通过地质研究证实,这一时期地球上的冰盖可能一直延伸到赤道地区。他和哈佛大学教授保罗·霍夫曼是“雪球地球”理论的先驱,这一理论认为,地质历史上出现过全球海洋均被冻结的极端严寒期,除了发生在新元古代成冰纪的那一次之外,距今约23~25亿年的古元古代期间也可能形成过雪球地球。



新元古代的雪球地球是令人绝望的。当时全球陆地拼合成罗迪尼亚超大陆,大陆板块基本都集中在中低纬度。陆地比海洋的反射率要更高,而中低纬度地区又是阳光能量的主要输入地区,罗迪尼亚超大陆反射了许多阳光,导致大气层的保温、气候调节能力下降;降温后低纬度的陆地上形成反光能力强大的冰川,高纬度的海洋形成冰盖,冰盖的出现使海平面降低,露出更多陆地,再形成更多冰川和冰盖……可怕的正反馈循环就此启动了,把整个地球拉向万劫不复的冰雪深渊。


在雪球地球面前,地球上出现的历次冰川期都是小巫见大巫。这样的严寒中不可能发展出高级生命形态,生命只能以原始的形式聚集在海洋底部,在冰盖下的液态水层中苟延残喘。保罗·霍夫曼的研究也指出,在史前大冰川期里,海洋生物的碳产出中断了几百万年。实际上,也正是在新元古代雪球地球结束后,寒武纪大爆发才让生命走上了繁荣的道路。


那么,看似无解的正反馈链条是如何被打断的呢?这要感谢我们的行星有一颗炽热的心脏。比较被大众认可的说法是,地球内部热能驱动板块活动和火山喷发,向大气中排放了大量温室气体,导致地球渐渐回暖。当然,这种回暖也是十分缓慢的过程,与地球变冷一样,通常都要花去数十万甚至上百万年时间,《后天》中那种一日之间气候大变的场景在自然界里不可能出现。如今气候学家们担忧的重点并非地球变暖本身,而是人类活动在变暖过程中所扮演的角色——我们大大加速了这一过程,把以往要几十万年才能完成的气候变化压缩到几千年、甚至几个世纪之内,这种加速对地球环境带来的影响才是重点。



科幻小说作家总是对未来有种强烈的忧虑感。在短篇小说《被遗忘的敌人》里,阿瑟·克拉克描述了被大雪封冻的伦敦,一位老教授困在此地二十年,某一天他被来自北方的巨响惊醒,于是出门查看原委。他认为一定是人类回来了,只有人类文明才能制造出这样的声音。但是,当他极目望去,发现的却不是救援队,而是古老的敌人。那些敌人闪着致命的寒光,从天际而来,昂首挺胸地前进,再度征服陆地——冰川回来了。阿瑟·克拉克是铺垫气氛的大师,他没有去写冰川期降临的过程,没有写伦敦被遗弃的原因,也没有写社会状况,只描述了一个孤独地困于阁楼里的老人,通过声响和光亮给予他希望,让他幻想复兴的人类文明,最后一句“冰川回来了”,整篇小说戛然而止,那种绝望的寒意简直透出纸背,渗入读者的肺腑。


当代科幻小说作家万象峰年在《后冰川时代纪事》中设想了一个冰川期后残存的社会。在这个社会中,电能是最稀缺的资源,社会严格控制分给每个人的能源配额。发电厂则被称为“猴子发电厂”,因为用来发电的工具是猴子,猴子们在药品刺激下不眠不休地蹬动自行车式发电机。当然,到了后来,蹬车的就不仅是猴子了,还有其他各种动物,以及——人。


《流浪地球》剧照


如果未来再次遇见严寒,我们该怎么办?若是真的碰见了《后天》式的冰雪末日,人类应当第一时间向地下发展——岩石是最可靠的隔热层与保温层,在地下建造城市,能最大限度保证供暖系统产生的热量不浪费。地上的农业肯定是无法继续了,因此也要转入地下,我们可以靠人工光照替代天然光照,为植物提供生长所需的能量。此外,火力发电厂或许会被陆续关停,毕竟寒冬时代里煤和油是取暖不可或缺的燃料,地下城市的能源可能会从地热中提取。饮水则是最不需要担心的问题:直接用一根管子将冰雪融水从地表引入地下,再加以过滤处理即可。


但我相信,既然几万年前的冬天没能消灭我们的祖先,那么未来寒冷对人类的威胁必将越来越小。






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