三年大雨，东京被淹？地球：这事儿我见多了

新海诚的新作《天气之子》在“天气”这个主题上开足了想象力。虽然少年少女的爱恋进一步衬托了极端气候灾害的无情，可荧屏上的刻画比起地球历史上真实的气候事件，还是有点小巫见大巫了。

可以说是“中二病也要谈恋爱”了 | 《天气之子》

四十六亿年生生不息的地球，缺什么？偏偏不缺环境演化的想象力。

当回顾地球历史上真正的重大气候转折时，你会发现，用“想象很骨感，现实很丰满”来形容一颗星球的演化，似乎从不为过。

遥远宇宙冰晶纷落
无尽暴雨铸成海洋

承蒙现在的基础地理教育，我们知道：地球表面绝大部分都被海洋覆盖，陆地只占到地球表面积的三成左右。拿出地球仪，随便转到哪儿，都免不了多多少少有些蓝色的背景和陆地交相辉映。如果把地球仪转到南太平洋某个特定的位置，甚至整个半球都几乎找不到一块像样的大陆。这样的星球，也难怪被人们称为宇宙中的“蓝色弹珠”（The Blue Marble）了。

The Blue Marble，由阿波罗17号拍摄的地球经典证件照 | NASA

可这么多水到底都是从哪儿来的呢？长久以来，人们一直在寻找答案。 神话提供的解决方案倒是粗暴：暴雨＋大洪水。 显然，这个答案看上去太“神话”了。科学时代的人类，自然想看到一些更“科学”的答案（也会更无聊一些）。但随着越来越多的证据被揭示，人们逐渐发现，全球普降暴雨洪水这事儿，好像还真的是几十亿年前地球大洋初形成时代的合理解释；而且，这些水来自陨落的外星，它们从太阳系边缘的黑暗之处不远千万里飞向地球，如同炮弹一样砸在地球表面，直接砸出今日海洋的体量。 连神话也不敢这样编呀。 可科学给出的主流解释的确是这样的。这要追溯到太阳系和地球刚刚形成的头几亿年里。地球属于岩质行星。岩石物质比重大、熔点高。当本来分布均一的尘埃盘持续接受太阳风的吹击时，只有比重大、熔点高的物质可以留在离太阳更近的地方，久而久之就聚成了一个个“石头疙瘩”——岩质行星；而比重轻、熔点低的水则被吹向了远端，在太阳系外侧聚集了起来，成为宇宙中无数漂浮的冰块，它们造就了今天的彗星。 说到彗星……今天真不是新海诚专场 | 《你的名字》 此后，木星、土星这些质量巨大的巨行星在调整轨道的过程中，飞进了冰质小天体富集的外侧区域。它们用引力弹飞了不计其数的冰块，其中一些冰块飞向了太阳系内带，砸在地球上，就为地球带来了水。 当时地球表壳刚刚凝固不久，本身就很薄，内部还维持着炽热的状态。经这么一砸，无数小行星的动能转化成地球的内能，地球内部再次升温，薄薄的地壳就又再次熔化了。而砸进来的这些冰质小天体，则在高温撞击中气化为了水蒸气。融化的地球表面全是岩浆，水自然无法以液态的形式呆在上面，于是，今天全球四大洋加江河湖海的全部水量，当时都是大气层里的蒸气。 如此看来，影片中提到的，“一朵积雨云有着一片湖泊的水量，天空可是比大海还深远的地方”，似乎还有点道理 | 《天气之子》 可地壳终归会变冷、凝固。当再次凝固的地壳冷到足以承载液态水时，大气层中的水蒸气就要纷纷落下，汇聚为海洋了。这场全球普降的暴雨估计足足降了千年万年之久，它们落在新生的地壳上，成为太初的大洪水，冲刷着鸿蒙初清的地表，然后形成海洋，遍布四方。 影片结尾，大雨下了三年，大半个东京都被淹没（图左）；现实中，2019年的第19号台风“海贝思”确实给日本带去了强降雨（图右）——这当然只是巧合 | 《天气之子》；twitter

万年不散的毒雾
覆盖全球的降雪

降雨成洋的时代结束之后，地球还远未达到今天这幅生机勃勃的样子。科学家们测算过，如果让今天阳光的总照射量缩减个3%，地球上到处就都要发生极端气候事件，纷纷“凛冬将至”了。 距今大概38亿年前，太阳还处在幼年期，释放的光能远比今天弱太多，可地球上的水体一经形成，却偏偏能以液态的形式存在得好好的，以至于在当时的岩层里留下了清晰可辨的痕迹。 为啥连太阳都俨然一副还没走出摇篮的样子，地球反而能像今天一样维持液态海洋不被冻上呢？ 因为大气有“毒”——当然，这是站在今天喜氧生物的视角的看法。这些毒气，就是充斥在早期地球大气中的二氧化碳、甲烷、氨气等。氧气？对不起，早期地球并没有氧气这种东西。 地球形成早期，大气成分以硫化氢、甲烷、二氧化碳、水蒸气等为主 | Peter Sawyer / Smithsonian Institution 可就是这层放在今天绝对会摧毁整个生物圈的毒气层，在当时，却是太初生命的襁褓。原因很简单：这些气体都是著名的温室气体。就算早期太阳的光芒非常微弱，只要地球自身拥有一个有效的保温层，就可以在地表维持液态水存在的环境。 就这样，大气层相当于为地球盖上了一床厚厚的“棉被”。最初的古菌就在这襁褓中一点点繁衍，直到发生了一件事——它们演化出的一个分支，学会了制造氧气，准确来说是学会了排泄氧气，因为这是它们的代谢废物。 这种代谢废物，对当时的环境来说可就糟透了。氧气是一种极强的氧化剂（可不，氧化二字就是人家冠名的呀），当时其他气体都是还原性物质，氧化还原、一拍即合，吭哧吭哧一反应，还原性的大气就被大量消耗掉了。 今天，海洋原绿球菌等产氧光合蓝菌及其所在的海洋，提供了地球上的绝大部分氧气。图为电镜下菌株MIT9215的球菌个体及其培养基 | Chisholm Lab / flickr 但太阳还没彻底亮起来呀。 这就相当于在三九隆冬的夜晚，把你暖气关了、棉被甩了，再把你扔到大街上。不消说，地球环境肯定不干了。这么折腾，是要让全球都冻上的呀！ 然后呢？然后就真冻上了……没错，真冻上了。 在这次叫做“休伦大冰期”（Huronian Glaciation）的事件中，全球各处——无论极地还是赤道——统统没有熬过万里冰封的命运。从太空望去，地球俨然一个飘在宇宙中的大雪球。在如此可怕的大冰期里，光合生物却丝毫没停下手中的活儿，它们继续释放着氧气，要氧化大地、氧化海洋，还要氧化天空。 “毒气”被清理了，氨被氧化成了氮气，直到氧气过剩，和氮气一起成为地球大气的主宰。新生的氮氧大气，让地球第一次通透了起来，从此有了蓝天、有了白云。 蓝天白云，还真不是自古就有的 | pixabay 对于那些生活在太古宙、不靠氧气生存的古菌来说，这片蓝色的天空，无疑是最大的气象灾害了。但很遗憾，熟悉的“温室襁褓大气”再也没有恢复，一直延续到今天。在那之后的十几亿年里，把全球冻上的大冰期倒是又有了一次。还是相同的配方，还是相同的味道：氧气含量继续增加，地球保温能力继续下降。 可不一样的是，由于氧气成了统治者，喜欢氧气的生物种类也在继续增加（毕竟氧气代谢效率高呀！），直到各种奇形怪状的生物仿佛爆发一样，在极短时间内纷纷出现。这便是后来所谓的“生命大爆发”。 箭头所示即是寒武纪生命大爆发 | pixabay

横跨洲际的火山喷发
终年不散的漫天扬尘

生命大爆发是个好事，但火山大爆发可就不一样了。作为生物，谁都怕这个。说来也巧，几乎每次大灭绝事件发生时，地球某个地方就往往会有同期的极端火山事件出现：在二叠纪—三叠纪之交，地球上将近98%的物种都没了；无独有偶，当时地球上爆发着显生宙（约5.41亿年前大量生物出现的时期）以来最大的一次火山事件，熔岩喷发的面积足足可达一百多万平方公里。 但就算是一百多万平方公里的巨型熔岩溢流，对生物来说，也不是个绝对应付不了的事（大不了大家躲远就是了）。那为什么每每出现这种极端火山作用时，生物还是死得这么决绝呢？ 原因在天气。 极端火山作用对地球环境的冲击，远远不是靠它海量的熔岩完成的。每当喷发之时，熔岩本身倒不要紧，随之释放的巨量火山尘、有毒气体等，才是破坏环境的真凶。火山尘一经扬起，终年不散，令地球表面每年接受的阳光骤减、温度降低。结果就是，光合作用生物的数量大规模削减，以它们为生的植食性生物饿死，吃植食性生物的肉食性生物也跟着饿死。生态金字塔，就从根儿上轰然倒掉了。 今天，一些城市附近的火山喷发，也会给当地带来严重影响 | Andiseo Estudio / flickr 虽然总有些能够耐寒的生物，但随着火山喷发的可不仅仅是火山灰，随着火山持续喷发，释放的二氧化碳也在逐渐富集。地球短期仿佛又要变成那个太古时期的巨型温室了。 于是就这样大冰期—大暖期—大冰期—大暖期地折腾，任凭谁也受不了呀。 水中的生物仿佛有最后的庇护所——海洋。水是一种热容很高的物质，对温度变化的反馈不明显，理论上就算你陆地已经乱成一锅粥了，海洋照样可以维持温度的平衡。 然而这还是生物们的一厢情愿罢了。火山喷出到空气中的二氧化硫、二氧化碳等都是易溶于水的物质，这些气体溶于水之后形成的东西，一种叫硫酸，一种叫碳酸。不消说也知道，当时的大洋是个什么情景了。 二叠纪—三叠纪灭绝事件，是地球史已知最大规模的生物灭绝事件，96%的海洋生物和70%的陆生脊椎动物灭绝。图为海百合化石，海百合和海星同属于棘皮动物 | Vassil / wikimedia 可最有意思的是，就算如此多灾多难，这个生生不息的生物圈，偏偏一步步熬了下来，并且孕育出了目前可知宇宙里唯一的智慧文明。这个文明的确拥有局部改变气象的能力，也的确拥有大规模破坏地球环境系统的潜力。从这个意义上来说，人人都是天气之子。 但地球毕竟是大家的，谁不想稳稳当当生活呢？所以，还是让对灾难环境的想象回归荧屏、回归历史吧。我们需要的，是生存本身。

图片：《天气之子》；Luke Thompson

作者：溯鹰
本文首发于物种日历（ID: guokrpac）