丹尼尔·罗思曼在麻省理工学院地球、大气与行星科学系的顶层工作——这座巨大的混凝土建筑俯瞰着剑桥市的查尔斯河。作为受过专业训练的数学家，罗思曼研究复杂系统，并在地球行为中找到了一个引人入胜的课题。他尤其专注于研究远古时期地球的碳循环，特别是那些罕见的临界时刻：当碳循环被推过临界点陷入失控状态后，需要数十万年才能恢复。
由于地球所有生命都以碳为基础，碳循环的重大紊乱更广为人知的名称是"大灭绝事件"。近几十年来地质学家有了令人不安的发现：地球上的多次大灭绝——包括史上最严重的那次——并非如曾经认为的那样由小行星撞击引起，而是由大规模火山喷发导致，这些喷发将灾难性的二氧化碳释放到大气和海洋中。
若过量的二氧化碳在短期内急速释放，就可能压垮碳循环并触发行星级的反馈循环。地球的自然进程随后会放大这个问题，释放更多碳元素，使气候陷入持续十万年的毁灭性螺旋，直至恢复稳定。二氧化碳初始浓度高低并不重要——关键变化在于释放速率。急剧增加可能引发灾难。
碳循环通常能处理火山数百万年间缓慢稳定的二氧化碳释放，使碳在空气、海洋和生物间流动，最终回归地壳。但若巨量碳在极短时间内释放——快于地球吸收速度——就可能引发比初始事件更具破坏性的连锁反应。或许存在一个临界阈值，区分生命能够适应的普通变暖事件与失控的灭绝事件。
尽管地球上次越过这种阈值已是六千多万年前的事，但罗思曼的研究表明，我们正将星球推向同样的危险道路。一旦越过那条界限，大灭绝可能将不可避免，即使完全显现需要数千年时间。
纵观地球历史，只有少数方式能将巨量碳从地壳释放到大气中：约每五千万年发生一次的罕见大规模火山事件，以及——就我们所知——仅出现过一次的工业资本主义。
大灭绝并非简单的严重事件。它们不是像COVID-19那样扰乱文明的疫情（这种疫情仅导致单个灵长类物种不到1%的死亡），不是全球四分之一植被消失的现象，不是两万年前使北美大部分地区冰封的冰川作用，甚至也不是超级火山喷发（虽能摧毁现代社会，但对全球生物多样性无持久影响）。这些都只是生命在地球上面临的常规挑战。生命曾承受过这些考验——如果它易受这种火山星球日常扰动的伤害。但尽管地球是一个坚固的世界，能抵御各种难以想象的常规压力，每五千万到一亿年间就会出现真正灾难性的事件。这些就是重大灭绝事件，届时地球表面的环境将变得全球性恶劣，压倒几乎所有复杂生命的适应能力。
在动物生命史上，这种毁灭程度曾五次达到——其中一次远超——消灭地球75%物种的任意阈值，从而获得"重大灭绝事件"的称号。古生物学家称这些为"五大灭绝事件"，不过化石记录还显示存在数十次较轻微的大灭绝。最近一次大灭绝发生在6600万年前，这场全球性灾难足以终结巨型恐龙的统治。
它留下了一个直径110英里的陨石坑，1978年由为国家石油公司Pemex工作的地球物理学家在墨西哥尤卡坦半岛地下发现。陨石坑的尺寸和形状表明，一颗六英里宽的小行星瞬间在地面凿出20英里深的坑洞。三分钟后，爆炸性的熔融花岗岩形成一座极度短暂的十英里高山脉冲天而起。在这场混乱中，76%的动物物种灭绝。
相较之下，人类迄今对生物界造成的破坏相对较小，可能不足10%的物种消失。至少目前如此。根据古生物学家安东尼·巴诺斯基2011年在《自然》发表的重要研究，若按当前灭绝速度持续，我们可能从已达警戒水平的"轻度大灭绝"状态，在短至三百年或长至11330年内升级为第六次重大灭绝事件。对未来的地质学家而言，这与小行星撞击毫无二致。更令人不安的是，过程中可能存在临界点，使世界现存物种几乎瞬间消失，就像电网崩溃时节点接连失效。
考虑到人类对生物圈的影响已如此毁灭性，更令人不寒而栗的是——我们造成的大灭绝最糟糕阶段可能尚未到来。
地球历史上有一个时期在二氧化碳超载方面显得尤为具启示性——也尤为混乱、动荡和致命。三亿年前，地球多次失去对碳循环的控制，遭受了持续9000万年的大灭绝，其中包括两场史上最严重的全球灾难，均由二氧化碳驱动。其中一次，地球濒临死亡。古生物学家保罗·威格纳尔将其描述为陷入"空前恶意的气候"。在二叠纪末期（2.52亿年前），西伯利亚喷发的熔岩足以将美国本土48州埋葬在一公里厚的岩石之下。
一公里之深。
这些古代熔岩流的遗迹被称为"西伯利亚地盾"。如今，它们在俄罗斯遥远的北方荒野中形成黑色岩石构成的壮丽河峡和高原。创造它们的喷发曾用200万平方英里的蒸汽玄武岩覆盖西伯利亚，属于被称为"大火成岩省"（LIPs）的罕见巨型火山现象。
LIPs是地球史上最危险的现象，其灾难记录远超小行星。这些时代性、毁灭星球的火山与坦博拉、雷尼尔或喀拉喀托等典型喷发完全不同——甚至与黄石火山也不同。想象一下，如果夏威夷不是用数千万年时间分散形成于太平洋，而是在短暂剧烈的爆发中瞬间成形。这些被称为大火成岩省（LIPs）的巨大火山事件在不足百万年内集中于同一区域——有时甚至从大陆中心迸发——是地球给我们的戏剧性提醒：我们薄薄的岩石地壳和覆盖其上的脆弱生命层，下方是翻腾漠然的行星引擎。在这里，巨大的岩石流将整个海洋板块拖拽至地核摧毁重塑。当这个过程被打乱时，LIPs就像构造性消化不良般喷发，用火山岩淹没广大区域。若这些喷发规模足够大速度足够快，就能摧毁世界。
在二叠纪末期，史上最严重的大灭绝期间，这些喷发会产生恐怖爆炸，可能引发短暂的火山冬季和酸雨。存在广泛的水银中毒，以及有毒的氟和氯气体——类似一战战壕中窒息士兵的毒气。最关键且对生命最具灾难性的是，喷发释放了改变星球的巨量二氧化碳。
有趣的是，随着西伯利亚熔岩测年更加精确，我们现在知道大灭绝直到喷发开始30万年后才爆发——此时三分之二熔岩已用数英里厚的岩石覆盖了盘古大陆北部。这令人费解。火山持续喷发其常规致命混合物数十万年，远超现代工业污染。本应有无数剧烈爆炸和腐蚀性酸雨风暴。然而生命持续存在；生物圈具有韧性。那么，在经历如此持久的毁灭后，为什么生命突然全球崩溃，甚至在地球另一端的最深海洋中也难逃厄运？
是什么导致了大灭绝？"你可以排除熔岩，"美国地质调查局地质学家塞斯·伯吉斯说。但这些西伯利亚火山在30万年后必然发生了某种剧变，引发全球崩溃。那么是什么？
地球开始燃烧自己的化石燃料。
结果是碳的大量涌入压垮了地球的调节系统，使气候失去平衡。
火山自然释放大量二氧化碳——喷口气体的40%可能是二氧化碳。但经过几个世纪的地表活动后，地下开始酝酿更危险的事物。无法到达地表的1000英尺厚巨大岩浆片，像发光根须般在深层岩石中横向蔓延，加热路径上的一切。此时条件变得灾难性。
这些地下岩浆侵入体烧穿了通古斯盆地八英里厚的古代俄罗斯岩层。这个地质夹层包括古老盐滩和砂岩的残余，但更关键的是富含碳的石灰岩、来自古代海洋的天然气沉积物以及过去时代的煤炭。接触时，岩浆点燃了这些化石燃料和富碳岩石，引发大规模气体爆炸，使上覆岩石破裂。在地表，半英里宽的坑洞喷发，将数十亿吨二氧化碳和甲烷释放到大气中。
经过数十万年的典型地表喷发后，火山开始向地下燃烧。西伯利亚地盾大规模喷发，如同巨型燃煤电厂、天然气设施和水泥工厂。正如一位科学家描述二叠纪末灭绝："煤炭燃烧将代表地球行星燃料电池不受控制和灾难性的能量释放。"这些喷发过快地释放了巨量二氧化碳，地球无法吸收。
以下是二叠纪末期可能的事件序列。首先，过量的二氧化碳在地球表面附近捕获更多太阳能——这是科学家150多年来理解的基本物理过程。结果，地球在数千年内升温约10°C，将动植物推向极限。更热的空气也含有更多水分——每升温一度约增加7%——因此随着温度上升，水循环加剧，导致更频繁严重的风暴。
海洋也变暖，减少了氧气含量。本已在高温中挣扎的海洋动物需要更多氧气而非更少。随着海洋变得更热更滞涩，海洋生物开始死亡。更糟糕的是，大气中的二氧化碳以碳酸形式溶解到海洋中，增加酸度并耗尽许多生物用来建造外壳的碳酸盐。海洋生物变得虚弱、生病或完全无法形成外壳。
随着海洋生物崩溃，海洋食物网开始瓦解。在陆地上，野火摧毁生态系统并释放更多二氧化碳，而猛烈风暴席卷大陆。陆地碎片冲入海洋，携带磷等营养物质，引发大规模藻华。这些藻华死亡分解时消耗更多氧气，使海洋窒息。
随着二氧化碳持续从西伯利亚地盾涌出，地球变得更热，将条件推至复杂生命无法承受的程度。在这些无生命、缺氧的海洋中，不需要氧气存活的古代厌氧细菌开始繁盛。其中一些细菌利用硫酸盐获取能量，释放有毒的硫化氢作为副产品。这种气体对需氧生命是致命的，如今在粪坑或德克萨斯二叠纪盆地等油田周围可见。毒物蔓延至深海和浅水区。
世界变得极热、饱受风暴摧残，且大部分植被消失。海洋酸性、缺氧并散发这些古代微生物产生的毒气，杀死路径上几乎所有生物。
远离喷发地，在南非等曾经森林覆盖的极地地区，曾经蜿蜒流过根植地貌的河流如今在贫瘠土地上急速流淌。河流在冲刷过的地貌上刻出辫状蔓延的河道。难以忍受的炎热旱季烧毁森林，接着又是洗刷一切的世界末日级超级风暴。那些在消失森林中繁盛数百万年的动物也消失了。化石记录中，真菌孢子全球出现，标志着生物圈的崩溃。就连通常因数量庞大免于大灭绝的昆虫也难以生存。
当极端高温摧毁极地生命时，地球中部变得真正异化。随着二氧化碳推动全球温度上升，热带海洋变得如同"滚烫的热汤"——或许热到足以形成500英里时速的"超级飓风"，摧毁海岸线。内陆温度飙升更高。在最糟糕时期，地球大部分表面更像无生命的系外行星荒芜地貌，而非我们熟悉的地球。事实上，海洋变得如此空旷，以至于全球礁石在恢复期不是由珊瑚或其他已灭绝海洋动物重建，而是由钙化的细菌黏液堆砌而成。
这段历史甚至在我位于科罗拉多州博尔德公寓的短途徒步中可见。在这里，在前岭地区——地球历史被抬升、倾斜并点缀着黄松的地方——我遇到252百万年前垂死海洋中微生物层层形成的起伏红岩。它夹在更古老的石炭纪砂岩和后来恐龙漫步的中生代沙土之间，其残余如今像地质挡墙般矗立在丹佛后方。但这片薄楔形的细菌岩，作为海洋短暂被黏液统治的证据，携带骇人的含义。
很快，地球上几乎所有生物都死了。大陆一片死寂，唯有灼热的风扫过荒芜废墟——只有散发着死亡气息的超自然风暴打破这片干燥荒凉。曾经闪烁着生机勃勃鱼群和彩色礁石的海洋变得腐臭、窒息而空旷，覆盖着黏液。地球互联的生物地球化学机制的每个部分都堵塞、故障或失控。复杂生命随之瓦解。一切都因为过多的二氧化碳。如果要找与工业文明过去几个世纪所作所为地质上类似的事件，可能就是引发二叠纪末大灭绝的火山活动。
但让我们从边缘退后一步。无论我们当前的影响多么相似，重要的是认识——甚至强调——二叠纪末灾难的严重程度难以想象，是人类几乎不可能达到的规模。最高估计表明西伯利亚地盾火山释放了高达12万吉吨的二氧化碳——惊人数量。即使较低的估计约3万吉吨，也代表如此巨大的量，匹配它们需要燃烧所有化石燃料，然后持续排放碳数千年——或许在生物圈崩溃时世代工业燃烧石灰岩。实际上，工业文明理论上能产生大约......如果全世界联合进行一场虚无主义的、跨数个世纪的国际努力燃烧地球上所有可获取的化石燃料，将释放约1.8万吉吨二氧化碳。然而，尽管西伯利亚地盾喷发产生的二氧化碳远超我们当前和未来排放总和，但那总量是在数万年期间释放的。使我们当前状况令人警觉——以及为什么将工业文明与西伯利亚地盾相比较相关——的是，即使与那些古代、大陆级的火山事件相比，我们现在所做之事也显得空前。
我们高度集中、技术先进的努力——尽可能快、尽可能经济地定位、提取和燃烧化石燃料——已证明从地壳释放碳的效率显著，即使与历史上最大火山事件相比。事实上，当前估计表明我们排放碳的速度比导致最严重大灭绝的失控西伯利亚火山快约十倍。
关键问题是排放速率。若有足够时间，地球能吸收几乎任何量的碳。火山二氧化碳是系统的自然组成部分——没有它，气候将不宜居，生命将缺乏必需材料，氧气将耗尽。但适度至关重要。为维持平衡，地球缓慢从大气和海洋清除二氧化碳，防止积累和过热。然而，这个过程以地质时间尺度运行，将碳存储在煤、石油、天然气沉积物中，尤其是数百万年转化为碳酸盐岩的海洋沉积物中。
当大型但非极端的喷发释放二氧化碳激增，威胁压垮系统时，地球有备用机制。海洋吸收过量碳，变得更酸，但数千年后，洋流将这种酸性水带至海底。在那里，它溶解碳酸盐沉积物——数百万年海洋生物积累的外壳——像抗酸剂般中和酸性。这是碳循环的第一道防线，在数千年内恢复海洋化学。最终，这些过程重新平衡碳循环并稳定星球。在无人类或极端火山事件的世界，这些反馈通常足以恢复系统。过量二氧化碳转化为岩石，温度下降，海洋pH值在数十万年内恢复正常。
因此，重要的不仅是二氧化碳总量，还有其释放速度。大量碳长期释放是可管理的，但短期内巨量涌入可能压垮生物圈。
不幸的是，人类现在向大气和海洋释放二氧化碳的速度远超地球响应能力。我们正处于系统崩溃的早期阶段。若持续更久，我们可能目睹真正的失败是什么样子。
要在短时间内危险地推碳循环失衡，你需要强烈快速的二氧化碳注入——快于生物活动或风化等自然过程的反制。现代全球工业努力在短短几个世纪内提取和燃烧尽可能多的古代碳，可能正实现这一点。
节选自《二氧化碳的故事即万物的故事：一场行星实验》。艾伦·莱恩出版社8月26日出版。支持《卫报》，可从卫报书店订购。可能适用配送费。在此收听播客，在此注册长阅读每周邮件。
常见问题解答
当然 以下是一份关于第六次大灭绝可能性的常见问题清单 力求清晰易懂
初级问题
1 什么是大灭绝？
大灭绝是指地质史上一个短暂时期 期间地球上有极高比例的物种消失
2 此前发生过多少次大灭绝？
地球历史上共发生过五次重大灭绝事件 最著名的是6600万年前导致恐龙灭绝的那次
3 第六次大灭绝意味着什么？
这是科学家用来描述当前全球物种快速流失的术语 其速度远超出自然更替速率
4 导致这次潜在灭绝的原因是什么？
与以往小行星或火山引发的灭绝不同 本次主要驱动因素是人类活动 包括栖息地破坏、气候变化、污染、过度捕猎捕捞以及入侵物种扩散
5 这究竟是正在发生的事实还是理论推测？
灭绝率急剧上升是经过科学验证的观测结果而非理论 学界争论焦点不在于是否发生 而在于其严重程度及应对措施
6 人类也会灭绝吗？
智人完全灭绝的可能性极低 但提供食物、净水和稳定气候的生态系统崩溃可能导致广泛的社会瓦解和人类苦难
中高级问题
7 科学家如何判定当前灭绝率异常？
通过对比现代人类影响前的数百万年自然背景灭绝率与当前速率 预估现阶段灭绝速度是自然状态的数十至数百倍
8 近期灭绝的物种有哪些实例？
著名案例包括塔斯马尼亚虎、旅鸽、比利牛斯山羊 近年消失的布兰布尔礁鼠、中华白鲟等 每年还有大量无关注度的昆虫、两栖动物和植物悄然灭绝
