Силурийская гипотеза: возможно ли обнаружить
промышленно развитую цивилизацию
в геологической летописи?

Schmidt GA, Frank A (2019).
The Silurian hypothesis: would it be possible to detect an industrial civilization in the geological record?
International Journal of Astrobiology 18, 142–150.
https://doi.org/10.1017/S1473550418000095
Received: 11 October 2017
Revised: 21 February 2018
Accepted: 25 February 2018
First published online: 16 April 2018
Оригинал статьи в формате HTML

Перевод: П. И. Волков, 2020 г.

Гэвин А. Шмидт¹ и Адам Фрэнк²

¹Институт космических исследований НАСА имени Годдарда, 2880 Broadway, New York, NY 10025, USA, и ²Кафедра физики и астрономии Рочестерского университета, Rochester, NY 14620, USA

Резюме

Если бы на Земле за много миллионов лет до нашей собственной эры существовала промышленно развитая цивилизация, какие следы она бы оставила, и можно ли их обнаружить в наше время? Мы подытоживаем вероятный геологический отпечаток антропоцена и показываем, что, хотя он будет отчётливым, во многих отношениях он не будет сильно отличаться от других известных событий в геологической летописи. Далее мы предлагаем способы проверки, которые могут достоверно отличить событие промышленной природы от климатического события, которое в иных отношениях случилось естественным образом.

Введение

Поиск жизни где-либо во Вселенной – это основная задача астробиологии, и учёные часто обращались к земным аналогиям на предмет экстремофильных бактерий, жизни в изменчивых климатических условиях и происхождения жизни как таковой. Разновидность этого поиска – поиск разумной жизни, и дальше идущая разновидность – поиск цивилизаций, которые потенциально способны к общению с нами. Общее предположение состоит в том, что любая подобная цивилизация должна достичь того или иного рода промышленного развития. В частности, способности использовать данные промышленные процессы для развития технологий радиосвязи, способных посылать и получать сообщения. Однако из этого следует, что в данном случае мы определяем промышленно развитые цивилизации как способные использовать внешние источники энергии в глобальных масштабах.
Один из ключевых вопросов в оценке вероятности обнаружения такой цивилизации – это понимание того, насколько часто появляется промышленно развитая цивилизация с учётом того, что жизнь зародилась и что некоторый вид является разумным? Люди – это единственный пример, о котором мы знаем, и наша промышленно развитая цивилизация просуществовала (пока что) около 300 лет (со времени, например, начала использования методов массового производства). Это лишь малая часть времени нашего существования как вида, и крохотная часть времени существования сложной жизни на поверхности суши на Земле (∼400 млн. лет назад). Этот короткий отрезок времени ставит очевидный вопрос о том, могло ли это случаться и ранее. Мы обозначим его как «силурийская гипотеза»¹.

¹ Мы дали гипотезе название в честь снятого в 1970 году эпизода британского научно-фантастического телесериала «Доктор Кто», в которой экспериментальный ядерный реактор пробудил давно похороненную расу разумных рептилий «силурийцев». Однако мы не утверждаем, что в силурийскую эпоху на самом деле существовали разумные рептилии, или же что экспериментальная ядерная физика обязана пробуждать их от спячки. Другие авторы обращались к этой возможности в различных её воплощениях (например, Hogan, 1977), но эта тема более редкая, чем мы изначально полагали.

Хотя этот вопрос уже был темой множества праздных спекуляций и полуночной болтовни, нам не известно никаких осуществлявшихся ранее попыток серьёзного подхода к решению проблемы возможности выявления предшествовавших нам земных промышленно развитых цивилизаций в геологическом прошлом. С учётом значительного прироста числа работ, посвящённых экзопланетам и вопросам, связанным с обнаружением жизни, возникла настоятельная необходимость более формального подхода к данному вопросу и к его астробиологическому применению. Мы также обращаем внимание на недавнюю работу Райта (Wright, 2017), который обратился к рассмотрению аспектов проблемы и предыдущих попыток оценки вероятности наличия неземной цивилизации в Солнечной системе, вроде той, что предприняли Хакк-Мисра и Коппарапу (Haqq-Misra & Kopparapu, 2012). Эта статья – попытка закрыть пробел так, чтобы это также затрагивало наше нынешнее воздействие на планету в более широкой перспективе. Вначале мы отметим важность этого вопроса применительно к известному уравнению Дрейка. Далее мы рассмотрим вероятные геологические последствия человеческой промышленной цивилизации, а затем сравним их характерные признаки с потенциально схожими событиями в геологической летописи. В конце мы обсудим некоторые возможные направления исследований, которые могли бы определить границы применимости данного вопроса.

Применимость к уравнению Дрейка

Уравнение Дрейка – это известная модель для оценки количества активных, способных к общению внеземных цивилизаций в галактике Млечный путь (Drake, 1961, 1965). Количество таких цивилизаций N принято считать равным произведению: средней скорости образования звёзд R* в нашей Галактике; доли сформировавшихся звёзд f_p, у которых есть планеты; среднего количества планет у звезды n_e, которые потенциально способны поддерживать жизнь; доли тех планет f_l, на которых фактически зародилась жизнь; доли обладающих жизнью планет, на которых появилась разумная цивилизованная жизнь f_i; доли этих цивилизаций, которые разработали системы связи f_c – то есть, технологии, которые посылают в космос обнаружимые знаки, и отрезка времени L, в течение которого такие цивилизации посылают обнаружимые сигналы.

N = R* · f_p · n_e · f_l · f_i · f_c · L.

Если на протяжении времени существования планеты в течение промежутка времени существования жизни вообще промышленно развитые цивилизации могут возникать многократно, то значение f_c может фактически быть больше 1.
Это особенно убедительная тема в свете недавних событий в астробиологии, когда значения первых трёх величин, которые все задействуют исключительно астрономические наблюдения, в настоящее время окончательно определены. Сейчас очевидно, что многие из звёзд дают пристанище целым семьям планет (Seager, 2013). Разумеется, среди этих планет многие будут находиться в обитаемых зонах звёзд (Dressing & Charbonneau, 2013; Howard, 2013). Эти данные позволяют установить пределы значений для трёх последующих величин тем методом, который использует данные об экзопланетах для установления рамок экзоцивилизационного пессимизма. У Фрэнка и Салливана (Frank & Sullivan, 2016) такая «граница пессимизма» была определена как максимальная «биотехнологическая» вероятность (для планет обитаемой зоны) f_bt того, что люди лишь единственный раз стали технологической цивилизацией, эволюционировавшей за всю историю космоса. Фрэнк и Салливан (Frank & Sullivan, 2016) определили диапазон значений f_bt как ∼10^-24 – 10^-22.
Установление «границы пессимизма» подчёркивает важность трёх величин из уравнения Дрейка – f_l, f_i и f_c . История Земли часто служит в качестве шаблона в ходе обсуждения возможных значений этих вероятностей. Например, широко обсуждался вопрос о том, сколько раз зарождалась жизнь на Земле во времена раннего архея, с учётом лёгкости протекания абиогенеза (Patel et al., 2015), в том числе о возможности существования «теневой биосферы», образованной потомками иного события зарождения жизни, нежели тот, который привёл к появлению нашего Последнего Универсального Общего Предка (ЛУКА – LUCA, Last Universal Common Ancestor) (Cleland & Copley, 2006). Кроме того, продолжаются давние дебаты относительно количества раз, когда в процессе эволюции появился разум – применительно к дельфинам и другим видам (Marino, 2015). Таким образом, в случае Земли лишь величина f_c обычно принимается равной строго 1.

Применимость к другим планетам Солнечной системы

Рассуждения о существовании предшествовавших нам цивилизаций в других мирах Солнечной системы предпринимали Райт (Wright, 2017) и Хагг-Мисра и Коппарапу (Haqq-Misra & Kopparapu, 2012). Здесь следует отметить, что существуют многочисленные свидетельства существования поверхностной воды в условиях древних климатических условий Марса (3,8 млрд. лет назад) (например, Achille & Hynek, 2010; Arvidson et al., 2014), а предположение о том, что ранняя Венера (от 2 до 0,7 млрд. лет назад) была пригодна для жизни (из-за менее яркого Солнца и пониженного содержания CO₂ в атмосфере), получило поддержку со стороны недавних исследований с применением моделирования (Way et al., 2016). Очевидно, в будущем на обеих этих планетах можно будет осуществить операции по глубинному бурению для оценки их геологической истории. Это уточнило бы границы рассуждений о том, какой след могла бы оставить жизнь, и даже организованная цивилизация (Haqq-Misra & Kopparapu, 2012). Оценки событий прошлого Земли и обсуждение маркеров антропоцена вроде тех, что мы рассмотрим ниже, вероятно, определят основной контекст для данных исследований.

Ограничения геологической летописи

Причина того, что вопрос, приведённый в заголовке этой статьи, стоит поднять, является следствием неполноты геологической летописи. Для четвертичного периода (последние 2,5 миллиона лет) существуют широко распространённые и сохранившиеся до нашего времени физические свидетельства – например, изменения климата, почвенных горизонтов и археологические свидетельства существования культур, не относящихся к Homo sapiens (денисовцы, неандертальцы, и т.д.), а также обрывочные свидетельства существования двуногих гоминид давностью не менее 3,7 млн. лет (например, следы из Лаэтоли) (Leakey & Hay, 1979). Самая старая из ныне существующих поверхностей большой площади находится в пустыне Негев, и её возраст – ∼1,8 млн. лет (Matmon et al., 2009). Однако свидетельства с суши дочетвертичной эпохи гораздо более редкие, и находятся главным образом на открывшихся участках, добываются в процессе бурения и прокладки шахт. В океанических отложениях из-за обновления океанической коры существуют лишь свидетельства, происходящие из осадочных отложений периодов, датированных позднее юрского (∼170 млн. лет назад) (ODP Leg 801 Team, 2000).
Доля живых существ, которая сохраняется в ископаемом состоянии, всегда крайне мала и меняется в широких пределах как производная величина от времени, среды обитания и содержания мягких тканей по отношению к твёрдым панцирям и раковинам или костям (Behrensmeyer et al., 2000). Показатель фоссилизации очень низок в тропической лесной среде, но выше в засушливой среде и речных системах. В качестве примера скажем, что от всех динозавров, которые когда-либо жили, у нас есть всего лишь несколько тысяч более-менее полных образцов, что эквивалентно лишь горстке особей этих животных для тысяч таксонов за каждые 100 000 лет. С учётом темпа новых открытий таксонов этого возраста, ясно, что такой недолго (пока ещё) живущий вид, как Homo sapiens, мог бы вообще не быть представленным в существующей на данный момент летописи окаменелостей.
Вероятность сохранения объектов и их обнаружения в равной степени маловероятна. Заласевич (Zalasiewicz, 2009) рассуждает о сохранении объектов или их форм, но текущая площадь урбанизации составляет менее 1% от всей поверхности Земли (Schneider et al., 2009), а находящиеся на поверхности участки и места бурения дочетвертичных поверхностей – это величины на порядок меньше крохотной части своей исходной площади. Следует отметить, что даже в случае ранних человеческих технологий сложные объекты обнаруживаются очень редко. Например, «Антикитерский механизм» (около 205 г. до н. э.) остаётся уникальным объектом до самой эпохи Возрождения. Несмотря на внушительные достижения современности в умении выявлять более широкомасштабные акты воздействия цивилизации на ландшафты и экосистемы (Kidwell, 2015), мы приходим к выводу о том, что для потенциальных цивилизаций возрастом древнее, чем примерно 4 млн. лет, вероятность обнаружения прямого свидетельства их существования в виде объектов или сохранившихся в ископаемом состоянии образцов их населения очень мала. Однако мы обращаем внимание на то, что можно задать косвенный вопрос, связанный с антецедентами в летописи окаменелостей, указывающими на виды, которые могли бы привести в итоге к эволюции более позднего вида, способного построить цивилизацию. Такие споры за и против «силурийской гипотезы» опиралась бы на свидетельства существования относительно высокоразвитого социального поведения или высоких умственных качеств, отталкиваясь от размеров мозга. Тогда заявление состояло бы в том, что в летописи окаменелостей существуют другие виды, которые могли бы, или же не могли эволюционировать в создателей цивилизации. Однако в данной статье мы уделяем основное внимание физико-химическим следам предшествующих нам промышленно развитых цивилизаций. В этом случае есть возможность расширить фронт поиска, включив в него те следы, которые имеют более широкое распространение, даже если они могут стать объектом более разнообразных интерпретаций.

Рамки данной статьи

Мы ограничим охват тем данной статьи геохимическими ограничениями на существование дочетвертичных промышленно развитых цивилизаций, которые могли бы существовать со времени выхода сложной жизни на сушу. Это выводит из обсуждения те общества, которые могли бы быть высокоорганизованными и потенциально сложными, но не развили промышленность, и, вероятно, все чисто океанические формы жизни. Таким образом, объектом рассмотрения оказывается период между появлением сложной жизни на суше в девонский период (∼400 млн. лет назад) палеозойской эры и средним плиоценом (∼4 млн. лет назад).

Геологический след антропоцена

Хотя официальное объявление антропоцена самостоятельной геологической эрой всё ещё ожидает своего часа (Crutzen, 2002; Zalasiewicz et al., 2017), уже ясно, что наши человеческие усилия окажут воздействие на геологическую летопись, которая формируется в наши дни (Waters et al., 2014). Какие бы то ни было споры относительно конкретной границы, которая определит этот новый период, не относятся к нашим целям, потому что предложенные маркеры (концентрации газов в ледяном покрове, радиоактивность с коротким периодом полураспада, Колумбов обмен) (например. Lewis & Maslin, 2015; Hamilton, 2016) явно не обещают быть геологически устойчивыми или различимыми на отрезках времени, измеряемых миллионами лет. Однако существуют многочисленные изменения, которые уже произошли и сохраняются. Ниже мы обсуждаем некоторые из них.
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* 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.

* GISTEMP – программа анализа температур земной поверхности, реализуемая Институтом космических исследований имени Годдарда, США. – прим. перев.

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

Есть множество причин значительного увеличения сноса осадка реками, и, соответственно, его отложения в прибрежных природных средах. Появление сельского хозяйства и связанного с ним сведения лесов привело к значительному усилению эрозии почв (Goudie, 2000; National Research Council, 2010). Кроме того, шлюзование рек (таких, как Mиссиссипи) привело к значительно большему отложению океанских осадков, чем могло бы наблюдаться в ином случае. Данную тенденцию несколько ослабляет параллельное увеличение количества речных плотин, которые снижают объёмы осадка, сносимого вниз по течению. В дополнение к этому повышение температуры и увеличение содержания водяного пара в атмосфере стали причиной большей интенсивности осадков (Kunkel et al., 2013), что само по себе также привело бы к большей эрозии, по крайней мере, в отдельных регионах. Эрозия берегов также возрастает как следствие повышения уровня моря, а в полярных областях она усиливается за счёт уменьшения количества морского льда и таяния вечной мерзлоты (Overeem et al., 2011).
В дополнение к изменениям в потоке осадочных отложений с суши в океан изменится также сам состав осадка. Из-за повышенного растворения CO₂ в океане вследствие антропогенного выброса CO₂ верхний слой океана закисляется (увеличение содержания H⁺ на 26% или снижение pH на 0,1 с 19-го века) (Orr et al., 2005). Это приведёт к усилению процесса растворения CaCO₃ в составе осадка, которое будет продолжаться, пока океан не сможет нейтрализовать это увеличение. Произойдут также существенные изменения в минералогии (Zalasiewicz et al., 2013; Hazen et al., 2017). Усиление выветривания на континентах также, вероятно, изменит соотношения стронция и осмия (то есть, соотношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr и ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os) (Jenkyns, 2010).
Как уже обсуждалось выше, содержание азота в реках увеличивается как следствие методов ведения сельского хозяйства. Это, в свою очередь, приводит к усилению деятельности микробов в прибрежной зоне океана, которая может исчерпать растворённый в толще воды кислород (Diaz & Rosenberg, 2008), а недавние обзоры указывают на снижение его содержания по всему миру уже примерно на 2% (Ito et al., 2017; Schmidtko et al., 2017). Это, в свою очередь, приводит к расширению зон с минимальным содержанием кислорода, большему масштабу аноксии в океане и возникновению так называемых «мёртвых зон» (Breitburg et al., 2018). Поэтому для осадка в пределах этих областей будут характерны большее содержание органики и меньшая интенсивность биотурбации (Tyrrell, 2011). Окончательная степень распространения этих мёртвых зон неизвестна.
Кроме того, объёмы антропогенных потоков свинца, хрома, сурьмы, рения, металлов платиновой группы, редкоземельных элементов и золота в настоящее время значительно превышают их поступление из естественных источников (Sen & Peucker-Ehrenbrink, 2012; Gałuszka et al., 2013); это подразумевает, что будет наблюдаться резкий пик в потоке этих металлов в составе речного стока и, следовательно, их более высокая концентрация в прибрежных отложениях.

Фаунистическая радиация и вымирания

Последние несколько веков стали временем существенных изменений численности и распространения мелких животных, в частности, крыс, мышей и кошек, и т.д., что связано с исследованием человеком Земли и биотическим обменом. В настоящее время изолированные популяции почти везде во многих отношениях замещены этими чужеродными видами. Летопись окаменелостей, вероятно, отразит большую фаунистическую радиацию этих индикаторных видов в данной точке. В то же самое время много других видов уже вымерло или с большой вероятностью вымрет, и их исчезновение из летописи окаменелостей будет заметным. По прошествии многих миллионов лет в будущем вымирания крупных млекопитающих, которые произошли в конце последнего ледникового периода, также будут связаны с началом антропоцена.

* Самый неблагоприятный сценарий изменения климата среди разработанных в рамках программы Coupled Model Intercomparison Project (CMIP). – прим. перев.
** DSDP (Deep Sea Drilling Project) – проект глубоководного бурения океанского дна, осуществлявшийся с 1968 по 1983 гг. – прим. перев.
*** Индекс для оценки палео-температур, основанный на оценке количества остатков липидных мембран бактерий-архей. – прим. перев.

Искусственно возникшие синтетические вещества

Существует много химических веществ, которые производят (или производили) промышленным способом, и которые по разным причинам способны распространяться и сохраняться в окружающей среде на протяжении долгого времени (Bernhardt et al., 2017). Особенно примечательно, что устойчивые органические загрязнители (органические молекулы, стойкие к разложению посредством химических, фотохимических или биологических процессов) известны своим распространением по всему миру (даже по нетронутым в иных отношениях природным средам) (Beyer et al., 2000). Их устойчивость зачастую связана с тем, что они представляют собой галогенированные органические соединения, потому что прочность связи C-Cl (например) значительно больше, чем C-C. Например, полихлорированные бифенилы известны тем, что продолжительность их существования в речном осадке составляет много сотен лет (Bopp, 1979). Однако неясно, насколько долго их обнаружимый сигнал мог бы сохраняться в океанских отложениях.
Другие хлорированные соединения также могут обладать потенциалом долгосрочного сохранения, особенно хлорфторуглероды (ХФУ) и родственные им соединения. И если для самого устойчивого соединения (CF₄) существуют естественные источники, то для C₂F₆ и SF₆, следующих среди самых устойчивых соединений, существуют только антропогенные источники. В атмосфере их убыль посредством фотолитического распада в стратосфере ограничивает сроки их существования несколькими тысячами лет (Ravishankara et al., 1993). Соединения растворяются в океане, и их можно использовать как маркеры для отслеживания циркуляции океанов, но нам неизвестны исследования, показывающие, насколько долго эти химические вещества могли бы сохраняться и/или были обнаружимыми в океаническом осадке, если принять во внимание немногочисленные ограниченные свидетельства их микробного разложения в анаэробных средах (Denovan & Strand, 1992).
Другие классы синтетических биомаркеров также могут сохраняться в отложениях. Например, стероиды, воск с листьев, непредельные кетоны и липиды могут сохраняться в отложениях на протяжении многих миллионов лет (а именно, Pagani et al., 2006). Что могло бы отличить биомаркеры, появившиеся естественным образом, от синтетических, так это хиральность молекул. Многие способы полного синтеза не разделяют D- и L-хиральность, тогда как биологические процессы – почти исключительно монохиральны (Meierhenrich, 2008) (например, все появившиеся естественным путём аминокислоты – только L-формы, а почти все сахара – D-формы). Синтетические стероиды, у которых отсутствуют природные аналоги, в настоящее время также встречаются в водоёмах повсеместно.

Пластмассы

С 1950 года произошло колоссальное увеличение количества пластика, попадающего в океан (Moore, 2008; Eriksen et al., 2014). Хотя многие обычные формы пластика (вроде полиэтилена и полипропилена) плавают в морской воде, и даже те, что номинально тяжелее воды, могут входить в состав плавающего мусора, остающегося на поверхности воды, уже ясно, что механические эрозионные процессы приведут к появлению больших количеств пластиковых микро- и наночастиц (Cozar et al., 2014; Andrady, 2015). Исследования показали увеличивающееся количество пластиковой «морской подстилки» на морском дне от прибрежных территорий до глубоководных бассейнов и Арктики (Pham et al., 2014; Tekman et al., 2017). На пляжах обнаружены недавно возникшие «пластигломераты», где мусор, содержащий пластик, подвергается воздействию высоких температур (Corcoran et al., 2014).
Разложение пластмасс происходит главным образом благодаря солнечному ультрафиолетовому излучению; в океанах оно происходит главным образом в фотической зоне (Andrady, 2015) и особенно сильно зависит от температуры (Andrady et al., 1998) (прочие механизмы вроде термоокисления или гидролиза протекают в океане с трудом). Уменьшение количества мелких кусочков пластика из-за обрастания их сидячими организмами, их заглатывание и включение в состав «дождей» из органики, которые опускаются на морское дно – эффективный механизм их доставки на морское дно, приводящий ко всё большему накоплению их в океанических отложениях, где темп их разложения значительно медленнее (Andrady, 2015). Когда они попадают в осадок, деятельность микробов – это возможный путь разложения (Shah et al., 2008), но его скорость во многом зависит от доступности кислорода и наличия подходящих микробных сообществ.
Как уже говорилось выше, окончательная долгосрочная судьба этих пластмасс в отложениях неясна, но потенциал очень долгосрочного сохранения и возможности обнаружения высок.

Трансурановые элементы

Многие радиоактивные изотопы, которые имеют отношение к антропогенному расщеплению или ядерному оружию, обладают периодом полураспада, который бывает долгим, но не настолько долгим, чтобы о нём можно было говорить в данном случае. Однако существуют два изотопа, которые потенциально достаточно долговечны. А именно, плутоний-244 (период полураспада 80,8 миллионов лет) и кюрий-247 (период полураспада 15 миллионов лет) могли бы оставаться обнаружимыми на протяжении значительной части интересующего нас периода времени, если они были накоплены в достаточных количествах, скажем, в результате обмена ударами ядерного оружия. Помимо сверхновых звёзд, никаких естественных источников ²⁴⁴Pu не известно.
Были предприняты попытки обнаружить первобытный ²⁴⁴Pu на Земле, и они завершились со смешанным успехом (Hoffman et al., 1971; Lachner et al., 2012); это указывает на то, что темп накопления метеоритов, содержащих металлы из ряда актиноидов, достаточно медленный (Wallner et al., 2015) для того, чтобы быть надёжным маркером, если произойдёт достаточно масштабный обмен ядерными ударами. Аналогичным образом ²⁴⁷Cm присутствует в отходах ядерного топлива и является одним из последствий ядерного взрыва. Аномальные соотношения изотопов в элементах с долгоживущими радиоактивными изотопами также являются возможными указателями: например, пониженное по сравнению с обычным соотношение ²³⁵U и присутствие ожидаемых продуктов распада, в урановых рудах из Франсвильского бассейна в Габоне были отслежены до начавшегося естественным образом ядерного распада в окисленных гидратированных породах ~2 млрд. лет назад (Gauthier-Lafaye et al., 1996).

Резюме

Антропоценовый слой в океанических отложениях будет резко выраженным и многовариантным, состоящим из явственно совпадающих характерных пиков многочисленных геохимических связанных величин, биомаркеров, элементного состава и минералогии. Он, вероятнее всего, разграничит чёткий переход таксонов фауны до события по сравнению с последующим состоянием. Многие из отдельно взятых маркеров не будут уникальными в контексте истории Земли, как мы показываем ниже, но комбинация индикаторов может быть именно такова. Однако мы утверждаем, что уникальными могут быть некоторые специфичные следы, а именно – стойкие синтетические молекулы, пластмассы и (потенциально) очень долгоживущие радиоактивные осадки в случае ядерной катастрофы. Помимо этих маркеров, уникальность события может быть отчётливо заметна во множестве относительно независимых характерных признаков – в противоположность согласованному набору изменений, связанному с единственной геофизической причиной.

Внезапные палеозойские, мезозойские и кайнозойские события

Краткая сводка характерных особенностей антропоцена, приведённая выше, позволяет полагать, что можно выявить черты сходства у внезапных (в геологическом смысле) событий с многофакторными отличительными признаками. В данном разделе мы рассматриваем частичную выборку известных событий из палеонтологической летописи, которые демонстрируют некоторые черты сходства с гипотетическими возможными антропогенными характеристиками. Самый отчётливый класс событий, несущих такие черты сходства – это глобальные потепления, среди которых особенно примечателен палеоцен-эоценовый термический максимум (56 млн. лет назад) (McInerney & Wing, 2011), но в него также входят меньшие по масштабу события потепления, океанские аноксические события мелового и юрского периодов и значительные (хотя и не так хорошо охарактеризованные) события палеозоя. Мы не рассматриваем событий (вроде случая мел-палеогенового вымирания или границы эоцена и олигоцена), для которых имеются вполне определённые и чётко выраженные причины (соответственно, удар астероида на фоне интенсивной вулканической активности (Vellekoop et al., 2014), и начало обледенения Антарктиды (Zachos et al., 2001), вероятно, связанное с раскрытием пролива Дрейка (Cristini et al., 2012)). В летописи может быть больше событий такого рода, но они не включены сюда просто потому, что они могли быть не исследованы подробно, особенно докайнозойские.

Палеоцен-эоценовый термический максимум (ПЭТМ)

Существование резкого пика в содержании углерода и изотопов кислорода вблизи палеоцен-эоценового перехода (56 млн. лет назал) впервые отметили Кеннет и Стотт (Kennett & Stott, 1991), а Кох и др. (Koch et al., 1992) показали, что масштаб события был глобальным. С тех пор более тщательные и подробные исследования на суше и в океане выявили потрясающую цепочку событий продолжительностью 100-200 тыс. лет, в том числе быстрый (в течение, возможно, < 5 тыс. лет (Kirtland Turner et al., 2017)) выброс в систему экзогенного углерода (см. обзор McInerney и & Wing, 2011), возможно связанный с вторжением Североамериканской магматической провинции в органические отложения (Storey et al., 2007). Температуры возросли на 5-7°C (выведено на основании многих связанных величин Трипати и Элдерфилдом (Tripati & Elderfield, 2004)), возник отрицательный пик в изотопах углерода (> 3‰) и последовало снижение объёмов захоронения океанских карбонатов в верхних слоях океана. Зафиксировано увеличение содержания каолинита (глины) во многих отложениях (Schmitz et al., 2001), указывающее на более интенсивную эрозию, хотя свидетельства в пользу глобальных масштабов этого увеличения противоречивы. Во время ПЭТМ вымерло 30-50% таксонов бентосных фораминифер, и он отметил время важного расселения млекопитающих (Aubry et al., 1998) и ящериц (Smith, 2009) по Северной Америке. В дополнение к этому во время данного события наблюдается много пиков обилия металлов (в том числе V, Zn, Мо, Cr) (Soliman et al., 2011).

Эоценовые события

В течение 6 миллионов лет после ПЭТМ случился целый ряд меньших, хотя и качественно схожих эпизодов глобального потепления, наблюдаемых в геологической летописи (Slotnick et al., 2012). В частности, событие эоценового теплового максимума 2 (ЭТМ-2) и, как минимум, ещё четыре пика характеризуются значительными отрицательными экскурсами изотопов углерода, потеплением и относительно высокими темпами образования отложений, причиной чего было увеличение объёмов поступления вещества с суши (D’Onofrio et al., 2016). Полярные условия во время ЭТМ-2 свидетельствуют о потеплении, пониженной солёности и большей аноксии (Sluijs et al., 2009). Все вместе эти события были обозначены как эоценовые слои загадочного происхождения (ЭСЗП)².
Около 40 млн. лет назад начинается ещё одно внезапное событие потепления (середнеэоценовый климатический оптимум (СЭКО)), вновь сопровождающееся аномалией изотопов углерода (Galazzo et al., 2014).

² Хотя очень соблазнительно вычитать что-нибудь в номенклатуре этих событий, следует помнить, что многие из вещей, которые случились 50 миллионов лет назад, навсегда останутся в чём-то таинственными.

Меловые и юрские океанские аноксические события

Впервые установленные Шлангером и Дженкинсом (Schlanger & Jenkyns, 1976), океанские аноксические события (ОАС), выявленные по периодам резко усилившегося отложения органического углерода и появления слоистых чёрных сланцевых отложений, представляют собой отрезки времени, когда значительные площади океана (в местных масштабах или глобально) испытывают дефицит растворённого кислорода, что сильно ослабляет аэробную бактериальную деятельность. Имеются частичные (хотя и не встречающиеся повсеместно) свидетельства эвксинии (когда толща океанской воды оказывается насыщенной сероводородом (H₂S)) во время более масштабных ОАС (Meyer & Kump, 2008).
В течение мелового периода было три крупных ОАС: событие Вайссерта (132 млн. лет назад) (Erba et al., 2004), ОАС-1a около 120 млн. лет назад, продолжавшееся около 1 млн. лет, и ещё одно ОАС-2 около 93 млн. лет назад, длительностью около 0,8 млн. лет (Kerr, 1998; Li et al., 2008; Malinverno et al., 2010; Li et al., 2017). По меньшей мере, четыре других меньших эпизода образования органических чёрных сланцев отмечены для мела (событие Фараони, ОАС-1b, 1d и ОАС-3), но они, похоже, ограничены областью прото-Атлантики (Takashima et al., 2006; Jenkyns, 2010). Как минимум, одно подобное событие произошло в юре (183 млн. лет назад) (Pearce et al., 2008).
Последовательность событий в течение этих событий имеет две явственных отличительных особенности, связанные, возможно, с двумя отличными друг от друга теоретическими механизмами этих событий. Например, при ОАС-1b имеется свидетельство сильной стратификации и застойных глубин океана, тогда как для ОАС-2 свидетельства указывают на ослабление стратификации, повышенную продуктивность верхних слоёв океана и расширение зон с минимальным содержанием кислорода (Takashima et al., 2006).
В начале событий (рис. 1 (c)) часто присутствует значительный отрицательный экскурс δ¹³C (как в случае ПЭТМ), за которым следует положительное восстановление во время самих событий, поскольку захоронение (лёгкого) органического углерода увеличивается и компенсирует его первоначальный выброс (Jenkyns, 2010; Kuhnt et al., 2011; Mutterlose et al., 2014; Naafs et al., 2016). Причины были связаны с формированием земной коры/тектонической активностью и усилили выброс CO₂ (или, возможно, CH₄), вызывая глобальное потепление (Jenkyns, 2010). Увеличение значений соотношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr и ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os в морской воде предполагает увеличенный поверхностный сток, большее поступление питательных веществ и, следовательно, более высокую продуктивность верхних слоёв океана (Jones, 2001). Возможные разрывы на некоторых отрезках ОАС-1a позволяют предположить о процессе растворения в верхних слоях океана (Bottini et al., 2015).
Среди других важных сдвигов в геохимических метках во время ОАС – значительно сниженные соотношения изотопов азота (δ¹⁵N), увеличение концентраций металлов (в том числе As, Bi, Cd, Co, Cr, Ni, V) (Jenkyns, 2010). Положительные сдвиги для изотопов серы наблюдаются для большинства ОАС, за любопытным исключением ОАС-1a, где этот сдвиг отрицательный (Turchyn et al., 2009).

Раннемезозойские и позднепалеозойские события

Начиная с девонского периода, случилось несколько крупных скачкообразных событий, оставивших свой след в континентальных разрезах. Последовательности изменений и всесторонний характер геохимических анализов в данном случае менее известны, чем для более поздних событий, отчасти из-за отсутствия существующих в наше время океанических осадочных отложений, но они были идентифицированы во множестве местонахождений и, предположительно, имеют глобальный характер.
Позднедевонское вымирание около 380-360 млн. лет назад было одним из пяти крупных массовых вымираний. Оно ассоциировано с чёрными сланцами и океанской аноксией (Algeo & Scheckler, 1998), и продолжалось от события Келлвассера (∼378 млн. лет назад) до Хангенбергского события на границе девона и карбона (359 млн. лет назад) (Brezinski et al., 2009; Vleeschouwer et al., 2013).
В позднем карбоне около 305 млн. лет назад исчезли влажные тропические леса Пангеи (Sahney et al., 2010). Это было связано с изменениями климата в сторону более сухого и прохладного и, возможно, со снижением содержания кислорода в атмосфере, которое привело к вымиранию некоторых представителей мегафауны.
Наконец, событие вымирания в конце перми (252 млн. лет назад), продолжавшееся около 60 тысяч лет, сопровождалось изначальным падением кривой соотношения изотопов углерода (− 5-7 ‰), существенным глобальным потеплением и масштабным исчезновением лесов и лесными пожарами (Krull & Retallack, 2000; Shen et al., 2011; Burgess et al., 2014) наряду с широкомасштабными океанскими аноксией и эвксинией (Wignall & Twitchett, 1996). Также отмечались предшествующие событию пики никеля (Ni) (Rothman et al., 2014).

Обсуждение и проверяемые гипотезы

Существуют несомненные черты сходства между предыдущими внезапными событиями геологической летописи и вероятными характерными следами антропоцена в геологической летописи, которой ещё только предстоит сформироваться. Резкие отрицательные экскурсы δ¹³C, потепления и нарушения в круговороте азота – обыденные явления. Также обычны более сложные изменения в биоте, осадконакоплении и минералогии. В частности, если сравнивать с вероятными отличительными следами антропоцена, то почти все изменения, выявленные в настоящее время для ПЭТМ, обладают теми же самыми характерными признаками и сопоставимой амплитудой. Можно было бы ожидать некоторого сходства, если бы основным последствием в обоих этих случаях было существенное глобальное потепление, хотя бы и вызванное искусственно. Кроме того, для многих из этих событий есть свидетельство того, что потепление было вызвано огромным поступлением экзогенного (биогенного) углерода в виде либо CO₂, либо CH₄. По крайней мере, с карбона (300-350 млн. лет назад) существовало достаточное количество ископаемого углерода, чтобы он мог послужить топливом для промышленно развитой цивилизации, сравнимой с нашей собственной, и любой из этих источников мог обеспечить быстрое поступление углерода. Однако во многих случаях это поступление происходило одновременно с существенными эпизодами тектонической и/или вулканической активности – например, совпадение эпизодов формирования земной коры с изменениями климата означает, что вторжение базальтовой магмы в богатые органикой сланцы и/или нефтеносные эвапориты (Storey et al., 2007; Svensen et al., 2009; Kravchinsky, 2012) могло высвободить в атмосферу большие объёмы CO₂ или CH₄. Действия, приводящие к потеплению и/или притоку углерода (вроде повышенного стока, эрозии, и т.д.) выглядят качественно сходными всякий раз, в каком бы геологическом периоде они ни проявлялись. Потому эти изменения не являются достаточным свидетельством существования предшествовавших нам промышленно развитых цивилизаций.
Текущие изменения выглядят гораздо более быстрыми, нежели палеоклиматические события (рис. 1), но это можно отчасти списать на ограничения хронологии в геологической летописи. В попытках замерить продолжительность предшествующих событий использовались оценки постоянных процессов формирования отложений, маркеры постоянства потока (в частности, ³He (McGee & Mukhopadhyay, 2012)), астрономическая хронология или предположительная годичная или сезонная полосчатость осадочных отложений (Wright & Schaller, 2013). Точность этих методов страдает, когда имеют место значительные изменения процесса осадконакопления или перерывы на протяжении этих событий (которые представляют собой обычное дело), или же если полагаться на неточное соотнесение закономерностей с определёнными астрономическими явлениями (Pearson & Nicholas, 2014; Pearson & Thomas, 2015). Вдобавок биотурбация зачастую будет сглаживать внезапно наступившее событие даже в прекрасно сохранившихся условиях накопления осадка. В связи с этим способность обнаруживать в геологической летописи начало события, длившегося несколько столетий (или меньше), сомнительна, и потому прямое указание на техногенную причину исключительно на основании очевидной привязки по времени также не убедительно.
Однако обсуждавшиеся выше специфичные маркеры человеческой промышленной деятельности (пластмассы, синтетические загрязнители, повышенная концентрация металлов, и т.д.) являются следствием определённого пути развития, избранного человеческим обществом и технологиями, и общность характера этого пути в случае другого вида, избравшего техногенный путь развития, совершенно неизвестна. Широкомасштабное использование энергии потенциально является более универсальным индикатором, и, если принимать во внимание большую концентрацию энергии в ископаемом топливе на основе углерода, можно было бы предположить, что общим сигналом мог бы стать слабый сигнал δ¹³C. Очевидно, что в преимущественном порядке могли бы эксплуатироваться солнечные, гидро- или геотермальные источники энергии, и это значительно ослабило бы какой бы то ни было узнаваемый геологический след (как случилось бы и с нашей цивилизацией). Однако любой большой выброс биогенного углерода, независимо от того, будет ли он происходить из скоплений гидрата метана, или из-за вулканических интрузий в богатые органикой отложения, даст похожий сигнал. Поэтому мы сталкиваемся с ситуацией, когда известные уникальные маркеры могут быть не показательными, тогда как (возможно) более ожидаемых маркеров будет недостаточно.
Нам известно, что выдвижение вероятности существования предшествующей нам промышленно развитой цивилизации в качестве пускового момента событий в геологической летописи может привести к появлению достаточно вольных рассуждений. Можно было бы подогнать какие-то наблюдения под предполагаемую цивилизацию такими способами, которые будут нефальсифицируемыми по своей сути. Таким образом, следует проявлять осторожность, чтобы не принимать такую причину в качестве отправной точки прежде, чем нам будут доступны действительно положительные свидетельства. Силурийскую гипотезу не следует расценивать как вероятную хотя бы просто потому, что не представлено никакой другой идеи, имеющей силу.
Тем не менее, мы находим вышеизложенные расчёты достаточно любопытными, чтобы они могли мотивировать какие-то дополнительные исследования. Прежде всего, несмотря на многочисленные современные работы, затрагивающие вероятные характерные особенности антропоцена, мы рекомендуем проведение дальнейших обобщений и исследований в отношении долговечности в океанских осадочных средах побочных продуктов, получаемых исключительно промышленным способом. Существуют ли другие классы химических соединений, которые оставят уникальные следы в геохимии осадочных пород на временной шкале, измеряемой многими миллионами лет? В частности, будут ли обнаружимыми продукты разложения самых обычных пластмасс или органических длинноцепочечных синтетических веществ?
Далее, что, несомненно, более умозрительно, мы предполагаем, что следует осуществить более глубокое исследование аномалий химических элементов и соединений в существующих в настоящее время отложениях, охватывающих предшествующие события (хотя мы ожидаем, что об этих слоях отложений уже было получено значительно больше информации, чем упомянуто здесь). Странности в этих слоях ранее рассматривались как потенциальные признаки событий столкновения с космическим телом (успешно для события на мел-третичной границе, не столь успешно для любого из событий, упомянутых выше), начиная с иридиевых слоёв, ударного кварца, микро-тектитов, магнетитов, и т.д. Но может случиться и так, что новые поиски и исследования, проведённые в свете силурийской гипотезы, смогли бы открыть гораздо больше. Аномальную динамику в прошлом можно было бы более явственно выявить по косвенным показателям, нормализованным потоками выветривания, или по другим постоянным косвенным показателям потоков вещества – это позволит выделить такие периоды времени, когда продуктивность или производство металлов могли возрасти искусственно. В-третьих, если только будут обнаружены любого рода необъяснимые аномалии, вопросы о том, имеются ли в летописи окаменелостей виды-кандидаты, равно как и вопросы об их конечной судьбе могут стать более уместными.
Вырисовывается заманчивая гипотеза о том, что какой-то из ранее произошедших быстрых выбросов углерода, описанных выше, действительно мог бы быть связанным с предшествующей нам промышленно развитой цивилизацией. Как уже обсуждалось в разделе «Меловые и юрские океанские аноксические события», эти выбросы часто служили пусковыми моментами для эпизодов океанской аноксии (благодаря большему объёму поступления питательных веществ), порождающих крупномасштабные захоронения органического материала, который в итоге стал исходным сырьём для дальнейшего образования ископаемого топлива. Тем самым предшествующая нам промышленная деятельность фактически создала бы потенциал для промышленности будущего через свой собственный упадок. Фактически, крупномасштабные аноксические события могли бы создать самоограничивающую, но в то же время самоподдерживающую обратную связь для промышленной деятельности на планете. В противном случае они могут оказаться всего лишь частью долгосрочной эпизодической обратной связи в естественном углеродном цикле на тектонически активных планетах.
Возможно, необычно здесь то, что сами авторы данной статьи не убеждены в правильности предложенной ими же гипотезы. Если бы она была истинной, она могла бы иметь далеко идущие последствия, причём не только для астробиологии. Однако большинству читателей не нужно говорить о том, что судить о правдивости или ошибочности какой-то идеи, исходя из того, что её следствия имеют место – это в любом случае плохая идея. И хотя мы серьёзно сомневаемся в существовании какой бы то ни было промышленно развитой цивилизации, предшествовавшей нашей собственной, постановка вопроса формальным образом, который чётко формулирует то, как могло бы выглядеть свидетельство в пользу существования подобной цивилизации, поднимает свои собственные полезные вопросы, имеющие отношение как к астробиологии, так и к исследованиям антропоцена. Поэтому мы надеемся, что эта статья послужит мотивацией для уточнения границ применимости гипотезы, чтобы в будущем у нас были более благоприятные возможности для ответа на наш вопрос, вынесенный в заголовок.

Благодарности. Для этого исследования не предоставлялось и не изыскивалось никакого финансирования. Мы благодарны Сьюзен Кидуэлл за то, что она щедро поделилась с нами своим временем и провела полезные обсуждения, Дэвиду Наафсу и Стюарту Робинсону за помощь и указание на данные для ОАС-1a, и Крису Рейнхарду за его продуманный отзыв. Данные GISTEMP на рис. 1(a) были взяты из https://data.giss.nasa.gov/gistemp (дата обращения 15 июля 2017 г.).

Ссылки

Achille GD and Hynek BM (2010) Nature Geoscience 3, 459.
Algeo TJ and Scheckler SE (1998) Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 353, 113.
Andrady A, et al. (1998) Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 46, 96.
Andrady AL (2015) Marine Anthropogenic Litter (Springer Nature), 57–72.
Arvidson RE, et al. (2014) Science 343, 1248097.
Aubry M-P, Lucas S and Berggren WA eds (1998) Late Paleocene-early Eocene Biotic and Climatic Events in the Marine and Terrestrial Records. Columbia University Press, New York, NY
Behrensmeyer AK, Kidwell SM and Gastaldo RA (2000) Paleobiology 26, 103.
Bernhardt ES, Rosi EJ and Gessner MO (2017) Frontiers in Ecology and the Environment 15, 84.
Beyer A, et al. (2000) Environmental Science & Technology 34, 699.
Bindoff NL, et al. (2013) Climate change 2013: the physical science basis. In Stocker TF, Qin D, Plattner G-K, Tignor M , Allen SK , Boschung J , Nauels A , Xia Y , Bex V and Midgley P eds. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, pp. 867–952.
Böhm F, et al. (2002) Geochemistry, Geophysics, Geosystems 3, 1.
Bopp RF (1979) PhD thesis. Columbia University.
Bottini C, et al. (2015) Climate of the Past 11, 383.
Bottini C and Mutterlose J (2012) Newsletters on Stratigraphy 45, 115.
Breitburg D, et al. (2018) Science 359, eaam7240, doi: 10.1126/ science.aam7240
Brezinski DK, et al. (2009) Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 284, 315.
Burgess SD, Bowring S and Zhong Shen S (2014) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111, 3316.
Canfield DE, Glazer AN and Falkowski PG (2010) Science 330, 192.
Cleland CE and Copley SD (2006) International Journal of Astrobiology 4, 165.
Corcoran PL, Moore CJ and Jazvac K (2014) GSA Today, 24, 4–8
Cozar A, et al. (2014) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111, 10239.
Cristini L, et al. (2012) Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 339–341, 66.
Crutzen PJ (2002) Nature 415, 23.
Denovan BA and Strand SE (1992) Chemosphere 24, 935.
Diaz RJ and Rosenberg R (2008) Science 321, 926.
D’Onofrio R, et al. (2016) Paleoceanography 31, 1225.
Drake FD (1961) Discussion at Space Science Board-National Academy of Sciences Conference on Extraterrestrial Intelligent Life, Green Bank, West Virginia, USA.
Drake FD (1965) In Mamikunian G and Briggs MH eds. Current Aspects of Exobiology. Pergamon, Oxford, pp. 323–345.
Dressing CD and Charbonneau D (2013) The Astrophysical Journal 767, 95.
Eide M, et al. (2017) Global Biogeochemical Cycles 31, 492–514.
Erba E, Bartolini A and Larson RL (2004) Geology 32, 149.
Eriksen M, et al. (2014) PLoS ONE 9, e111913.
Frank A and Sullivan WT (2016) Astrobiology 16, 359.
Galazzo FB, et al. (2014) Paleoceanography 29, 1143.
Gałuszka A, Migaszewski ZM and Zalasiewicz J (2013) Geological Society, London, Special Publications 395, 221.
Gauthier-Lafaye F, Holliger P and Blanc P-L (1996) Geochimica et Cosmochimica Acta 60, 4831.
GISTEMP Team (2016) GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP).
Goudie A (2000) The human impact on the soil (The Human Impact on the Natural Environment. MIT Press), 88.
Hamilton C (2016) Nature 536, 251.
Hansen J, et al. (2010) Reviews in Geophysics 48, EID: RG4004.
Haqq-Misra J and Kopparapu RK (2012) Acta Astronautica 72, 15.
Hazen RM, et al. (2017) American Mineralogist 102, 595.
Hoffman DC, et al. (1971) Nature 234, 132.
Hogan J (1977) Inherit the Stars (Ballantine Books, New York).
Holtgrieve GW, et al. (2011) Science 334, 1545.
Howard AW (2013) Science 340, 572.
Ito T, et al. (2017) Geophysical Research Letters 44, 4214–4223.
Jenkyns HC (2010) Geochemistry, Geophysics, Geosystems 11, Q03004.
Jones CE (2001) American Journal of Science 301, 112.
Kennett J and Stott LD (1991) Nature 353, 319.
Kerr AC (1998) Journal of the Geological Society 155, 619.
Kidwell SM (2015) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 112, 4922.
Kim S-T and O’Neil JR (1997) Geochimica et Cosmochimica Acta 61, 3461.
Kirtland Turner S, et al. (2017) Nature Communications 8, Article ID: 353
Koch PL, Zachos JC and Gingerich P (1992) Nature 358, 319.
Köhler P (2016) Environmental Research Letters 11, 124016.
Kravchinsky VA (2012) Global and Planetary Change 86–87, 31.
Krull ES and Retallack GJ (2000) Geological Society of America Bulletin 112, 1459.
Kuhnt W, Holbourn A and Moullade M (2011) Geology 39, 323.
Kunkel KE, et al. (2013) Bulletin of the American Meteorological Society 94, 499.
Lachner J, et al. (2012) Physical Review C 85, 015801.
Le Quéré C, et al. (2016) Earth System Science Data 8, 605.
Leakey MD and Hay RL (1979) Nature 278, 317.
Lewis SL and Maslin MA (2015) Nature 519, 171.
Li Y-X, et al. (2008) Earth and Planetary Science Letters 271, 88.
Li Y-X, et al. (2017) Earth and Planetary Science Letters 462, 35.
Malinverno A, Erba E and Herbert TD (2010) Paleoceanography 25, EID: PA2203.
Mann ME, et al. (2008) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 105, 13252.
Marino L (2015) Fraction of life-bearing planets onwhich intelligent life emerges, fi, 1961 to the present. In Vakoch DA and Dowd MF (eds). The Drake Equation: Estimating the Prevalence of Extraterrestrial Life through the Ages. Cambridge University Press, Cambridge, UK, pp. 181–204.
Matmon A, et al. (2009) Geological Society of America Bulletin 121, 688.
McGee D and Mukhopadhyay S (2012) The Noble Gases as Geochemical Tracers. Berlin, Heidelberg: Springer, pp. 155–176.
McInerney FA and Wing SL (2011) Annual Review of Earth and Planetary Sciences 39, 489.
Meierhenrich U (2008) Amino Acids and the Asymmetry of Life. Berlin, Heidelberg: Springer.
Meyer KM and Kump LR (2008) Annual Review of Earth and Planetary Sciences 36, 251.
Moore CJ (2008) Environmental Research 108, 131.
Mutterlose J, et al. (2014) Geology 42, 439.
National Research Council (2010) Toward Sustainable Agricultural Systems in the 21st Century. The National Academies Press, Washington, DC. https://doi.org/10.17226/12832.
Naafs BDA, et al. (2016) Nature Geoscience 9, 135.
Nazarenko L, et al. (2015) Journal of Advances in Modeling Earth Systems 7, 244.
ODP Leg 801 Team (2000) Proceedings of the Ocean Drilling Program (International Ocean Discovery Program (IODP)).
Orr JC, et al. (2005) Nature 437, 681.
Overeem I, et al. (2011) Geophysical Research Letters 38, L17503.
Pagani M, et al. (2006) Nature 442, 671.
Patel BH, et al. (2015) Nature Chemistry 7, 301.
Pearce CR, et al. (2008) Geology 36, 231.
Pearson PN and Nicholas CJ (2014) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111, E1064.
Pearson PN and Thomas E (2015) Climate of the Past 11, 95.
Pham CK, et al. (2014) PLoS ONE 9, e95839.
Quay PD, Tilbrook B and Wong CS (1992) Science 256, 74.
Ravishankara AR, et al. (1993) Science 259, 194.
Revelle R and Suess HE (1957) Tellus 9, 18.
Rothman DH, et al. (2014) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111, 5462.
Sahney S, Benton MJ and Falcon-Lang HJ (2010) Geology 38, 1079.
Schlanger SO and Jenkyns HC (1976) Geologie en Mijnbouw 55, 179.
Schmidtko S, Stramma L and Visbeck M (2017) Nature 542, 335.
Schmitz B, Pujalte V and Nú nez-Betelu K (2001) Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 165, 299.
Schneider A, Friedl MA and Potere D (2009) Environmental Research Letters 4, 044003.
Seager S (2013) Science 340, 577.
Sen IS and Peucker-Ehrenbrink B (2012) Environmental Science & Technology 46, 8601.
Shah AA, et al. (2008) Biotechnology Advances 26, 246.
Shen S, et al. (2011) Science 334, 1367.
Slotnick BS, et al. (2012) The Journal of Geology 120, 487.
Sluijs A, et al. (2009) Nature Geoscience 2, 777.
Smith KT (2009) Journal of Systematic Palaeontology 7, 299.
Soliman MF, et al. (2011) Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 310, 365.
Storey M, Duncan RA and Swisher CC (2007) Science 316, 587.
Svensen H, et al. (2009) Earth and Planetary Science Letters 277, 490.
Takashima R, et al. (2006) Oceanography 19, 82–92.
Tekman MB, Krumpen T and Bergmann M (2017) Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers 120, 88.
Tripati AK and Elderfield H (2004) Geochemistry, Geophysics, Geosystems 5, EID: Q02006.
Turchyn AV, et al. (2009) Earth and Planetary Science Letters 285, 115.
Tyrrell T (2011) Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 369, 887.
van Vuuren DP, et al. (2011) Climatic Change 109, 5.
Vellekoop J, et al. (2014) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111, 7537.
Vleeschouwer DD, et al. (2013) Earth and Planetary Science Letters 365, 25.
Wallner A, et al. (2015) Nature Communications 6, 5956.
Waters C, et al. (2014) A Stratigraphical Basis for the Anthropocene, GSL Special Publications No. 395. London: Geological Society.
Way MJ, et al. (2016) Geophysical Research Letters 43, 8376.
Wignall PB and Twitchett RJ (1996) Science 272, 1155.
Wright JD and Schaller MF (2013) Proceedings of the National Academy of Sciences USA 110, 15908.
Wright JT (2017) (submitted), arXiv:1704.07263.
Zachos JC, et al. (2001) Eos Transactions AGU Fall Meeting Supplement 82, 767.
Zalasiewicz J (2009) Earth Without Us. Oxford, UK: Oxford University Press.
Zalasiewicz J, Kryza R and Williams M (2013) Geological Society, London, Special Publications 395, 109.
Zalasiewicz JN, et al. (2017) Newsletters on Stratigraphy 50, 205–226.