Силурийская гипотеза

Анализ антропогенного следа на геологической шкале времени выявляет интересный парадокс. Чем продолжительнее время существования человеческой цивилизации, тем больше тот сигнал, который можно было бы ожидать в геологической летописи. Однако чем больше продолжительность существования цивилизации, тем ближе должны быть её методы хозяйствования к модели устойчивого развития, чтобы она смогла выжить. Чем более устойчивым в развитии будет общество (например, в области выработки энергии, в производстве или земледелии), тем меньшим будет его след на остальной части планеты. Но, чем меньше этот след, тем меньше будет сигнал, заключённый в геологической летописи. Таким образом, след цивилизации мог бы самоограничиваться на относительно коротком отрезке шкалы времени. Чтобы избежать рассуждений о дальнейшей судьбе человечества, мы рассмотрим лишь те виды воздействий, которые уже отчётливо заметны, или которые возможно предсказать по достоверным траекториями для следующего столетия (например. Nazarenko et al., 2015; Köhler, 2016).

Обращаем внимание на то, что эффективный темп накопления осадка в океанических отложениях для кернов с осадком возрастом во много миллионов лет составляет в лучшем случае величину порядка нескольких сантиметров за 1000 лет, и если темпы биотурбации могут размыть сигнал короткого отрезка времени, то антропоцен, вероятно, будет выглядеть всего лишь как участок толщиной несколько сантиметров, и появится в летописи почти мгновенно.

Устойчивые изотопные аномалии углерода, кислорода, водорода и азота

Начиная с середины 18-го века, люди высвободили более 0,5 триллиона тонн ископаемого углерода путём сжигания угля, нефти и природного газа (Le Quéré et al., 2016), со скоростью, на порядок превышающей таковую у естественных долговременных процессов его высвобождения или поглощения. Кроме того, была широко распространена вырубка лесов, и двуокись углерода поступала в воздух в процессе сжигания биомассы. Весь этот углерод имеет биологическое происхождении, и потому обеднён изотопом ¹³C по сравнению с гораздо большими запасами неорганического углерода (Revelle & Suess, 1957). Таким образом, соотношение ¹³C и ¹²C в атмосфере, океане и почвах уменьшается (воздействие, известное как «эффект Зюсса» (Quay et al., 1992)), и на настоящий момент изменение составляет около 1‰ δ¹³C в поверхностных слоях океана и в атмосфере, начиная с доидустриальной эпохи (Böhm et al., 2002; Eide et al., 2017) (рис. 1 (a)).

Как следствие увеличения содержания ископаемого углерода в системе, с дополнениями в виде изменения количества сажи, другими отличными от CO₂ следовыми парниковыми газами (например. N₂O, CH₄ и хлорфторуглероды (ХФУ)), глобальная индустриализация сопровождалась потеплением — на данный момент примерно на 1 °C, считая с середины 19-го века (Bindoff et al., 2013; GISTEMP[4] Team, 2016). Из-за зависящего от температурных условий фракционирования в образовании карбонатов (Kim & O’Neil, 1997) (−0,2‰ δ¹⁸O на 1 °C) и жёсткой корреляции во внетропической зоне между температурой и δ¹⁸O (между 0,4 и 0,7‰ на 1 °C) (и ∼8× более чувствительной для изотопов дейтерия относительно водорода (δD)), мы ожидаем, что данное повышение температуры будет обнаружимо в поверхностных океанических карбонатах (в частности, у фораминифер), в органических биомаркерах, летописи пещерных отложений (сталактитах), в озёрных рачках-остракодах и кернах льда из высоких широт, хотя в рамках, рассматриваемых в данном случае масштабов времени можно будет выявить лишь первые два случая.

Сжигание ископаемого топлива, изобретение процесса Габера-Боша, повсеместное применение азотных удобрений и ускоренный темп фиксации азота, связанный с культивируемыми растениями, оказали значительное воздействие на азотный цикл (Canfield et al., 2010) — оно таково, что аномалии δ¹⁵N уже обнаружимы в отложениях, удалённых от цивилизации (Holtgrieve et al., 2011).

Летопись осадочных отложений