「我們身處的，是個悲劇的年代。」羅倫斯(D. H. Lawrence,1885～1930)在「查泰萊夫人的情人」一書的開頭，便發出如此哀愴的呼喚。
而我們之所以會踏進這個悲劇年代，完全是由於科學發展帶來的兩場革命所賜。
一度，人們感覺跟上帝很親近；你看，為了拯救人類，上帝甚至把自己唯一的兒子也送到俗世來犧牲掉了！似乎，人類是個很獨特的族群，我們居住的地方也與眾不同。
哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473～1543)的一場天文革命，卻讓我們的自我尊嚴大受打擊；世間再沒有天堂、沒有地獄，地球只不過是顆行星，是億億萬萬星體中的一顆而已。
達爾文(Charles Darwin,1809～1882)則更進一步指出：我們只不過是「人」(Homo sapiens)，是數以百萬計生物中的一種！
等到進入機械時代，大家的感覺是，上帝再沒有時間看顧我們，因為他有太多的星球以及太多的智慧體必須照料，哪裡還有時間理會我們呢？
上帝，是那麼地遙遠。
第三場革命
到了二十世紀末的今天，我們卻目擊第三場革命的湧現，這一次的主題是：地球終究不是那麼平凡的星體。到目前為止，我們還是沒法證明，宇宙中有另一顆像地球般的星體，我們也不是普通的動物，而是「人」！在宇宙中，不一定有跟我們同樣智慧的生命體。大家開始對機械年代發出不滿之聲，綠色和平組織於焉出現。似乎，又到了宗教復興的時候。
大家都在問：蓋婭(Gaia，希臘神話中的女神)是不是其的具有吸熱(endothermic)的能力？蓋婭是什麼？我們對地球的氣候變遷知道多少？這些數據能否幫助我們解開各項謎題？
對許多人而言，蓋婭只不過是個希臘神話、是個譬喻，但對其他人來說，蓋婭是一整套的理論。我則把蓋婭看作一種概念的簡稱：那是在大氣圈、海洋圈、岩石圈和生物圈之間運作，使得地球上生命生生不息的各種作用流程。
重要的是，在這些相互作用的過程當中，生命是不可或缺的要素。自從生命出現以後，地球才變成蓋婭。當地球出現生命危機，物種大規模滅絕時，蓋婭便生病；如果所有生命全都歸於滅寂，蓋婭也將會隨之而死亡。
至於吸熱，乃是泛指生命體調節體溫以生存下去的能力，哺乳類動物就是一個實例。那麼，如果蓋婭具備吸熱的能力，她是如何調節溫度的？
地球表面的溫度，受到三個因素的左右：(一)太陽輻射出來的能量(太陽的亮度)，(二)被地球反射回太空的太陽能量之多寡(反照率效應)，以及(三)由地球表面發放出來的紅外輻射當中，有多大部分被大氣層吸收掉(溫室效應)。蓋婭當然無權過問太陽的亮度，而反照率效應的影響也可說是微不足道。依目前的理論看，混雜在地球大氣圈的各種「溫室氣體」，才是調節氣候的主要因素，而在這許多氣體中，又以二氧化碳為其中佼佼者。
二氧化碳源自地球內部。專家相信，每個行星都曾經擁有由二氧化碳及水蒸氣組成的濃密大氣圈，因為一開始時行星內部的火山運動都會把氣體排到外面。隨後，行星大氣圈內二氧化碳的增減，端視其自大氣中流失的量及火山運動的多寡而定。比方說，在金星的大氣圈中，二氧化碳的增加一定大於它的流失，因為那裡充滿了二氧化碳，金星的地表溫度也因此高達攝氏五百度，生命難以立足。
平衡得恰到好處
相反地，在我們另一個鄰居－－火星的大氣圈中，二氧化碳流失量一定大於添加量，最後火星表面的溫度跌到攝氏零下一百一十度以下，剩下的一丁點二氧化碳被冰封在火星兩極的小小區域之中。火星已經失去了。 如果她曾經有過的話－－支持生命出現的機會。
為什麼地球會走上不同的演化之路呢？最先提出蓋婭理論的洛夫洛克(James Lovelock,l919～)說：地球之所以會發展到今天的地步，完全因為地球上出現了生命。大氣圈內的二氧化碳，提供了溫室效應，也給蓋婭提供了蔽體用的衣服。天氣寒冷時，她會添加衣服，而當轉熱時，她會拿掉一些衣服。這並不容易做到，金星跟火星都無法做到這點。在整個太陽系中，只有地球有這等能力，只有蓋婭能把身上的碳損益平衡得恰到好處。
在一個沒有生命的行星上，火山把二氧化碳吐到大氣圈內，要是下雨，二氧化 碳便被帶到地表上，造成各種侵蝕，其中的一部分二氧化碳再也不會回到大氣圈內。當它溶解之後，碳離子和地表上的鈣結合，沈澱為碳酸鈣，亦即石灰石。
在目前的地球大氣圈內，大約有五萬個單位的二氧化碳，每單位為一兆克分子(mole)的碳。從火山運動而來的進帳是一一，七單位，在陸地上由於侵蝕而流失的則有一六．七單位。如果地球上沒有生命，碳含量應該呈負成長，每年減少五個單位，那麼只要再過一萬年，日前大氣圈內的二氧化碳便全都會被用光。若是沒有溫室氣體的保護，我們全都早凍死了。
乍看之下，生命用去的比回饋的多，因為每年地球上的有機體取去三八．三的單位！然而數據顯示：過去一萬年來，碳損益表上沒有盈虧。我們因此結論，除了火山運動之外，一定還有其他的碳源。
生物死後腐爛所產生的甲烷(CH4，即沼氣)及其他氣體，會將五個單位還回大氣之中。但這還不夠，另外三十多個單位的虧損要靠海洋來賠償。
海洋從哪裡取得二氧化碳呢？當然是從陸地囉！當地球上的微生物死亡之後，只有小部分的有機碳留存在陸地上，大部分都被沖到海裡去。除此之外，經由侵蝕過程而來的碳酸，也提供了大量的碳。事實上，目前陸地中的碳存量之大，足足可以應付地球千百萬年的碳虧損。
因此，蓋婭的秘密武器，就在於她的「碳銀行」。碳銀行的作用好比一個國家的中央銀行，當市場中(大氣圈內)有太多貨幣(二氧化碳)在流通、或者出現通貨膨脹(太熱)時，銀行便減少貨幣(碳循環中的二氧化碳)的流通。另一方面，碳銀行碰到經濟衰退時，也會採取相反的步驟予以反擊。目前，我們剛經過碳衰退的階段。
在冰河期間，大氣中的二氧化碳含量只有二００ppm(part permillion，即百萬分之一)。挖掘及分析冰樣本後發現，到了全新世(Holocene，一萬年前～現在)初，含量增加為二八０ppm，而自公元一七五０年之後，更增加至三五０ppm。這顯示，由於燃燒化石燃料的關係，我們已把大量的二氧化碳釋放到大氣層中了。現在，海洋已變成一個二氧化碳的溶解槽，而不是碳源。
生命與「碳」互動
碳盈虧平衡的這一課，充分顯示出問題的複雜度，與一般的經濟問題實在不相上下，同樣有生產者、消費者、銀行，甚至有稅務官呢。值得注意的是，同一運作方式，在不同的時候卻會造成盈虧兩種截然不同的後果，因此地球的氣候變遷史實際上反映了碳循環的錯綜複雜。而蓋婭能夠通過過去四十億年的考驗，也顯示了地球的碳經濟承受得起無數次的通貨膨脹和大衰退。
我們都明白平衡收支所遇到的困難以及其中的種種技巧。金星和火星之所以無法平衡他們的碳收支，因為他們的收入和支出都太僵化了，地球之所以能做到，完全是由於生命的出現。生命消耗碳、放出碳、儲存碳；生命有調節的功能，使得蓋婭從來不用擔心她會受到傷害，甚至在碰到巨大危機時也一樣(比方說，當恐龍大規模滅絕的時候)。一直到現在，她的生命才受到人類的極大威脅。
總之，靠著「儲蓄」或「買保險」，我們才得以避免陷進破產的悲慘命運。地球如果要能平衡碳的收支，唯一的可能是靠著消耗儲蓄在陸地中的碳。可是，回到三十五億或四十億年前，當生命剛開始誕生時，陸地上並沒儲下來多少碳源。
如果當年蓋婭像火星一樣揮霍無度，現在的地球恐怕也只剩下一些冰封掉的海洋，準命也無處容身了。蓋婭一定有些什麼辦法儲存碳的。
她是如何做到的？我們在下一次繼續探討。
計靖華
一九二九年生於南京，二十五歲即取得美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)博士學位，一九六七年起任教瑞士聯邦理工大學。於地質學、海洋學等領域貢獻卓著，曾獲榮銜多項，包括美國科學院外籍院士、中國科學院名譽教授以及中央研究院院士等。近年來致力於科學普及，著有「大滅絕」及「吉海荒漠」二書。
