03-10:明日世界終結時

 

不要單看眼前的事物,請把目光放遠些,並以史為鑑;可知無常才是不變的定理。

 

夏將至,受全球暖化影響,恐怕今年又有破紀錄的高溫了,且讓筆者送上一份涼透心的小點為大家消消暑,本篇的主題是 —— 冰河時期。

天地初開時的冰球世界
(距今2,500,000,000-600,000,000年)

宇宙是個無窮無盡的冰冷空間,在太陽系裏,各大行星的溫度取決於來自太陽的能量(與距離成反比)及星球本身的質量。以標準公式計算,地球表面平均溫度應是攝氏負十八度(-18度),從太空船上看,這樣的地球會像一個超級大雪球,而非今天的藍色星球。

如果翻查地球歷史,在寒武紀(Cambrian period)之前(寒武紀距今六億至五億年),地球確是一個難以維持任何複雜生命的冰球世界(Snowball Earth),全球性的低溫更持續了差不多兩億年,寒武紀前的元古代(Proterazoic Eon,距今二十五億至六億年) 更發生過不只一次的冰球世界。

假使冰球世界一直持續,地球便不會有複雜的生物演化史,也不可能有人類出現。幸好,地球岩石及地心含有大量的碳和水,隨着火山活動,大氣層慢慢累積從地心釋出的二氧化碳和水蒸氣,這些溫室氣體可以留住地球受太陽照射後發放的紅外線,令地球表面溫度升高。經過數千萬年的積聚,溫室氣體終於把冰球融解,使地球成為可以讓生物演化的星球。在之後的寒武紀,溫暖氣候令生物的數量及品種暴增。

但這「恆溫系統」是頗為脆弱的,假如溫室氣體減少,或地球未能接收足夠的太陽熱能(例如當太陽黑子活動減緩或有大量火山灰遮擋太陽輻射時),地球的溫度便會流失,令世界陷入冰河週期,造成生態滅絕危機。在距今四億四千萬年、三億六千萬年及二億五千萬年,地球就發生過三次類似的生態大災難。事實上,地球現正處於第四個冰河週期,這點我會在後文交代。

冰球後的酷熱世界
(距今600,000,000至6,000,000年)

除了以上提及的數次冰河週期,在整個古生代(Palaeozoic era,距今六億至二億五千萬年)及大部份的中生代(Mesozoic era,距今二億五千萬至六千五百萬年),地球也是處於一個高溫境界。在古生代的大氣中,二氧化碳濃度已比寒武紀前增加了超過一千倍(比今天更高出十五至二十倍),估計當時的濕度也高達百份之九十以上,溫室氣體把地球平均溫度維持在攝氏四十至五十度,赤道附近的內陸地帶更可能接近沸點。當時地球沒有季節變化,一年到晚只有酷熱的夏天,南北兩極沒有冰川,海洋也缺乏冷暖環流(見後文),類似的氣候在地球史上持續了數億年。這種情況聽起來好像很惡劣,然而,酷熱的環境卻造就了生命的演化:蕨類(或羊齒類)植物、開花植物、樹、昆蟲、魚類、爬蟲類、恐龍、鳥類、哺乳類……

 

地球回收二氧化碳的系統

在正常情況下,地球有數個修正二氧化碳濃度及氣溫的系統:
 1. 生物碳循環 —— 植物透過光合作用吸收大氣中的二氧化碳,並將其轉化成有機物。植物死後或脫落後,當中的碳便會沉積在泥土裏。
 2. 海洋均衡機制 —— 二氧化碳是高水溶性氣體,儲存在海洋的二氧化碳估計是大氣中的五十倍。海藻能透過光合作用吸收二氧化碳,再者,海藻會釋出二甲基硫酸(Dimethyl sulphide),這物質可以聚合大氣中的水蒸氣,減低溫室效應,並形成雲層,遮擋來自太陽的能量。此外,海中的貝殼類動物亦能回收大量二氧化碳。
 3. 岩石風化作用 —— 岩石被風化後產生矽酸,矽酸與二氧化碳結合成碳酸,並沉積成石灰岩。岩石風化是地球消弭二氧化碳最有效的系統

 

酷熱後的冰河週期 (距今6,000,000至10,000年)

古生代和中生代的高溫為地球帶來蓬勃生機,一片片原始森林逐漸降低大氣中的二氧化碳。大概一億年前,隨溫室氣體減少,地球氣候轉入了一個較為清涼的週期,當時的平均溫度降至攝氏二十至二十五度。

自侏羅紀開始(Jurassic period,距今二億至一億五千萬年),地殼板塊活動把陸地逐步推向地球兩端,形成正南方和靠北方的大陸架,這些方位距離太陽較遠,接收到的太陽能也較少,因此,冰雪便有機會在南北兩極積聚起來。三千七百萬年前,南極出現了永久性的冰川;九百萬年前,北極冰川亦正式形成。冰川反射太陽輻射,使地球吸收的熱能大大減少,進一步影響整體氣候。

同一時間,區域性海水溫差和鹽差亦啟動了多組海洋環流(Oceanic circulations),一般來說,赤道及溫帶的海水會流向兩極,令冰川不致過份擴張,海水冷卻後會沉入深海,並隨環流返回溫帶。海洋環流的作用是把地球的熱力攤分,避免出現極端性的氣候。

二氧化碳減少、大陸重新分佈、兩極冰川形成,促使地球在約莫六百萬年前開始冷卻,踏入我們現正處於的新生代(Cenozoic era)冰河週期。

冰河週期中四季分明的間冰期(距今10,000至150年)

就算在冰河週期,地球溫度也會有韻律地起伏,就如恆生指數的週期變化,冰河週期中最冷的時期稱為盛冰期(Glacial Maximum),如果用股市作比喻,盛冰期應該是大跌市的股災。

盛冰期下的世界跟我們認識的有很大分別。今天,冰川覆蓋的面積約為一千萬平方公里;在盛冰期,冰川範圍可擴展至四千五百萬平方公里,佔地球面積三成,被冰封的包括北美洲、北歐、西伯利亞和很多內陸高地,所有動植物都難以在這種條件下生存。在時速六十海里的北方反氣旋吹襲下,冰川週圍也會成為貧瘠及寒冷的荒地。盛冰期往往持續數千至數萬年,地質研究顯示,在剛過去的一百萬年裏,地球曾經歷過不下十次的盛冰期。

冰河週期並不是一直地冷下去的,盛冰期與盛冰期之間會隔着較溫暖的間冰期(Interglacial period,等於股市的「小陽春」)。地球軸心有微微的傾斜度,地球圍繞太陽運行的軌跡也呈橢圓形,因此,地球與太陽之間的距離並不是一個固定值,地球接收的能量也會因距離差異而有所變動。天文學家曾以歲差(Precession of equinoxes)、離心率(Orbital eccentricity)和地軸傾斜度(Axis tilt)三個變數,計算地球與太陽之間的距離及能量變化,結果顯示地球有一個二萬二千年的運轉週期,即是每隔大概一萬一千年,地球便會最接近太陽一次,接收到的能量亦會增加百份之十,這偏差已足夠融解冰河,令地球踏進間冰期。之後,當地球逐漸遠離太陽,氣溫便會「打回原形」,令地球再度陷入盛冰期。

間冰期的氣候是我們熟悉的氣候 —— 四季分明,變化穩定,完全可以憑經驗預測。我們現處的間冰期大概在一萬年前開始,這間冰期亦是人類史上最重要的階段,我們所有文化、思想、科技和現有的生活方式,都是全靠間冰期穩定的氣候,在短短數千年間發展出來。事實上,在地球億萬年的歷史中,除了曇花一現的間冰期外,其他所有階段都是不適合人類生存的。

間冰期中的全球暖化(距今150年至現在)

根據地質記錄,過往的間冰期最多只能維持幾千至一萬年,以此推算,我們似乎已到了間冰期的盡頭。為何地球還沒有回到盛冰期,反而變得愈來愈熱呢?這應該與人類的活動有關。

首先,傳統農耕及畜牧模式可能扭轉了氣候變化的規律。地質研究發現,早在八千年前,大氣中的二氧化碳已開始反常地上升,就算未到工業革命,二氧化碳濃度已比預期中高出了40ppm(Parts per million),這可能與古人大量砍伐森林作耕地有關。除了二氧化碳,另一種溫室氣體甲烷1(Methane)的濃度也高出了250ppb(Parts per billion),水稻農耕會製造大量甲烷,密集的人口和牲畜也會排放數以萬噸計的高甲烷氣體(即是屁)。部份科學家認為,人類活動產生的二氧化碳和甲烷,是延長間冰期及阻止冰河擴張的功臣。

自十八世紀開始,人為的轉變令地球氣候慢慢步向一個類似中生代後期(即恐龍時代)的局面。為了發展工業,人類夷平更多林地,大量開採及燃燒化石能源,令大氣中的二氧化碳不合比例地提升。與工業革命前相比,在短短二百年間,二氧化碳的濃度已增加了35%(從275攀升到今天的385ppm),上升率在過去十年更有加劇的趨勢,到了二十一世紀末,二氧化碳濃度預計會高達445至1130ppm,隨之而來的溫室效應,會把地球平均溫度提高攝氏三至六度。在可見的未來,世界各地將會出現大量熱浪、山火和乾旱;大氣受熱累積的能量也會催生頻密的風暴;海洋受熱後會把水面推高三十至四十厘米(如果北極冰川融解的話,海面會再升高十至二十厘米),令低窪城市和很多島嶼遭水淹;寒帶變暖有利植物生長及農業發展,但這亦有利熱帶傳染病蔓延……

預計全球暖化的影響最少會維持多二百年。但是,將會摧毀人類文明的,並非全球暖化,而是大冰河時代。

大暖化過後的世界會怎樣?

就算在間冰期,地球氣候也會出現週期性的溫和起伏,地球整體溫度會像鐘擺那樣穿梭於較暖期與較涼期之間(即是「好淡爭持」的小型波幅),歷史記錄顯示,每段較暖或較涼期大概會持續數個世紀。地球上一次較暖期是公元七百年至一千二百年的中世紀(Medieval warm period),在之後的五百多年,地球經歷了史學家稱為「小冰河時代」的較清涼氣候(Little Ice Age),到了十九世紀後段,地球再次步入溫暖週期,亦即是我們現處的階段。

比起較暖期,較涼期的平均氣溫只會降低攝氏三至五度,但這輕微溫差已能對地球生態與人類生活帶來頗大影響。舉例說,中世紀的氣候與二十一世紀十分相似,受惠於溫暖氣候,歐洲很多地區都發展出蓬勃的農業,夏天的格陵蘭(Greenland)確實是綠色的大地,英國農人更能培植葡萄及釀製紅酒(!)。但到了小冰河時代,隨着氣溫下降,英國人要改種耐寒的農作物,在冬天,船隻會因泰晤士河結冰而不能航行,傳說倫敦大橋也是給浮冰撞塌的(因此便有童謠London Bridge is falling down,今天的泰晤士河當然不會有浮冰),就算是位處溫帶的印度,人口也因失收而縮減了近半。

在間冰期完結前,即是行將回歸盛冰期的階段,地球氣候會轉趨極端化,較涼期會更冷,而較暖期會更熱。在最後一個較暖期,地球會變得極熱,但隨着溫暖過去,全球氣溫會跌穿底線,直插入盛冰期。剛過去的小冰河時代是有史以來最寒冷的較涼期,我們現處的全球暖化亦將會是有史以來最炎熱的較暖期,這是否意味着小陽春過後,地球即將出現「金融海嘯」,重返盛冰期?

當地球氣溫上升時,之前提及的修正系統會加速運作,受溫暖氣候影響,植物會變得茂盛,頻密的暴風雨也會加劇岩石風化,這兩個機制可從大氣中清除更多二氧化碳,令氣溫下降。地球暖化也提高了人類的環保意識,我們將停止砍伐森林、轉用再生能源、減少二氧化碳排放、採取較環保的耕作方式……這些措施或許能扭轉現時的暖化趨勢,令氣候回復到自然韻律,但「自然韻律」即是盛冰期緊接着間冰期的韻律,換言之,在數百年後,當我們子孫剛剛解決了地球暖化,擺在他們眼前的將會是另一個困境:漫長的盛冰期。

冰河時期的香港

各位讀者請放心,就算在盛冰期,香港的情況也不至於過份惡劣,由於海面下降,香港將會成為內陸城市,預計平均溫度只會降低攝氏五至十度,而且氣候會較為乾燥,我們整年也不用開空調,女士可以買很多冬裝,小朋友更有機會在冬天堆雪人 —— 這是否有點像今天的北海道(高興嗎)?

直接受災的是現時的西方國家,厚達五百至一千米的冰床將會橫掃整個俄羅斯、加拿大和亞爾卑斯山以北的歐洲,未來的人用盡所有科技也阻止不了冰床前進,他們只可眼巴巴看着所有城市及歷史建築遭完全摧毀。寒冷天氣令美國和中國的農業徹底崩潰,有用耕地將萎縮至僅剩赤道一帶,軍隊或擁有軍事力量的暴民都湧進溫帶搶奪土地、能源和食物,由於饑荒和戰亂,地球人口勢必銳減,人類社會將會變成奇雲高士拿《The Postman》或米路吉遜《Mad Max》,甚至漫畫《北斗之拳》般的世界,人類文明也將會畫上句號。

明日世界終結時,香港要獨善其身當然是不可能的。

 

小冰河時代與小提琴

百多二百年前製造的小提琴,叫價動輒數百萬美元,古琴除了有歷史價值,音色也較現代的新琴優美,即使要花費巨款,收藏家及演奏家也會覺得物有所值。

為何古琴的音色會比新琴優勝?玄機是製造小提琴所用的木材,木材密度愈高,琴身共鳴便會愈強,音色也會愈雄渾。

古琴是以小冰河時代的樹木製成,由於天氣寒冷,樹木生長速度會較為緩慢,令木材的密度增加,所以古匠便能造出音色充實優美的樂器。小冰河時期過後,溫和氣候令樹木生長速度加快,木材的密度亦因此而減低,造出來的小提琴自然比不上小冰河時代的古琴。

 

雖然盛冰期遲早也會來臨,但氣溫是不會像電影《明日之後》(Day After Tomorrow)那樣在一夜間變壞的,科學家估計由暖轉冷最少需要十年時間,能否保住地球文明,就要看人類如何把握這段交接期了:國際間的諒解和合作、大型難民收容計劃、採用高效率食物生產技術(例如以基因農業提升收成及創造耐寒植物)、開發新能源系統(核能或地心熱能)等,都是必須解決的項目。

幸福並非必然

經過冗長的討論,筆者希望大家明白一個事實:幸褔非必然。

在地球數十億年的氣候史中,除了短暫的間冰期外,其他所有階段都是不適合人類存在的。宇宙洪荒,千秋萬世,在無窮無盡的宇宙和時間空間,每個人只是一粒微塵,我們這班微塵有幸出現在時空中最美好的一剎,已是最難得的福份了,大家還有甚麼好埋怨?還有甚麼好投訴?各位讀者,請活在當下,珍惜我們擁有的一切。寫到這裏,我腦海彷彿響起了Louis Armstrong的歌聲……

  I see trees of green,
  Red roses too,
  I see them bloom,
  For me and you,
  And I think to myself,
  What a wonderful world.

 

亞特蘭提斯沉沒是甚麼一回事?

在盛冰期,由於冰河積聚了大量水份,加上熱漲冷縮效應,全球海面估計會比現時的下降九十米,因此,地球將出現很多新的陸地:南中國海及印度洋之間的巽他海床(Sunda Shelf)將會露出海面,成為一大片平原,今天的東亞大陸、中印半島、馬來群島、菲律賓群島、臺灣和日本將會是相連的陸地,澳洲及新幾內亞之間的托列斯海峽(Torres Strait)也會消失,地中海亦可能出現近似的變化。到了間冰期,當冰河融解,海面回升後,這些「新大陸」便會再次沉入海底。傳說中的亞特蘭提斯消失,甚至《聖經》記載的「大洪水」,都可能與冰河融解有關。

當然,洪水需要數年至數十年的時間才可淹沒大陸,「一夜消失」只是誇張的說法。

 

註:

1.  甲烷產生的溫室效應比二氧化碳還要厲害三十倍。