恐龍滅絕，再尋真兇

張唯誠(chéng)

在地質(zhì)時(shí)代的某一刻，地球上絕大多數(shù)動(dòng)物和植物滅絕了。這樣大規(guī)模的謀殺是誰(shuí)干的？當(dāng)時(shí)發(fā)生了什么？為了獲取答案，科學(xué)家展開了調(diào)查，結(jié)果在地下找到了“兇手”留下的“腳印”：一種獨(dú)特的地層，處于白堊紀(jì)和早第三紀(jì)之間。在那里，此前豐富的化石突然消失了。這樣的地層形成于距今6600萬(wàn)年前，科學(xué)家稱之為“K-Pg邊界”。通過(guò)研究K-Pg邊界，人們知道當(dāng)時(shí)有3/4的動(dòng)植物滅絕了，其中就包括恐龍。

多少年來(lái)，對(duì)于恐龍的滅絕，科學(xué)家提出了種種假設(shè)，有的說(shuō)是全球性的瘟疫所致，有的說(shuō)是超新星爆發(fā)所致。1980年，科學(xué)家宣布說(shuō)，他們?cè)谌蚝芏嗟胤降腒-Pg邊界地層中發(fā)現(xiàn)了大量銥。

在地殼中，銥元素非常稀少，然而在小行星和其他太空巖石中，銥卻大量存在。于是，K-Pg 邊界地層中的銥與大量化石的突然消失被認(rèn)為事出有因，人們認(rèn)為那些銥應(yīng)該來(lái)自太空。這成了首個(gè)證明是一顆小行星或者彗星殺死了恐龍的有力證據(jù)。然而，人們還缺少另外一個(gè)證據(jù)，那就是隕石坑。

11年后，大量撞擊碎片把人們引向了加勒比海，科學(xué)家終于在那里找到了隱藏在水下的確鑿證據(jù)，這就是?？颂K魯伯隕石坑，躺在緊依墨西哥尤卡坦半島的藍(lán)綠色的海水之下?？茖W(xué)家根據(jù)這個(gè)隕石坑的大小估計(jì)了當(dāng)時(shí)撞擊釋放的能量，認(rèn)為是1945年投到廣島的那顆原子彈釋放能量的100億倍。人們推測(cè)，當(dāng)時(shí)一顆小行星或者彗星砸中了地球，地面瞬間隆起，海嘯肆虐北美，塵埃遮天蔽日，大量動(dòng)植物被埋在了碎石之下，全球陷入一片黑暗，隨之襲來(lái)的寒冷持續(xù)了數(shù)年之久。

然而，找到了隕石坑，并不等于問(wèn)題就迎刃而解了。接下來(lái)的疑問(wèn)是，那次撞擊是如何造成如此規(guī)模巨大的生物大滅絕，并將破壞的能量擴(kuò)散到全球的呢？

現(xiàn)在人們知道，那次撞擊引發(fā)的爆炸和沖擊波并沒有直接造成生物的大量滅絕，真正可怕的“殺手”是隨之而來(lái)的全球黑暗。

恐怖的“黑暗殺手”

地面山崩地裂，空中狂風(fēng)肆虐，碎石從天而降，大火四處燃起……撞擊揚(yáng)起的煙塵遮天蔽日，并且擴(kuò)散開去，形成一個(gè)巨大的“遮陽(yáng)罩”，覆蓋了整個(gè)地球。

無(wú)邊的黑暗就這樣降臨地球。這樣的黑暗持續(xù)了多長(zhǎng)時(shí)間？人們的回答很不一樣，從幾個(gè)月到幾年都有。然而，新的模擬使科學(xué)家描繪了更加接近真實(shí)的場(chǎng)景。這次模擬是由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心的古氣候?qū)W家克萊·塔博爾和他的同事進(jìn)行的。這些科學(xué)家建立了那次大滅絕的“數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)”，重現(xiàn)了那次全球黑暗的時(shí)間和強(qiáng)度，是迄今有關(guān)那次撞擊如何影響地球氣候的最詳細(xì)的計(jì)算機(jī)模擬。

模擬是以重建撞擊前的地球氣候開始的。這得依賴地質(zhì)學(xué)的證據(jù)，以明確遠(yuǎn)古植物和大氣中二氧化碳的含量。然后，撞擊產(chǎn)生的煙塵降臨了。根據(jù)隕石坑的大小和全球性的原子塵埃環(huán)境，科學(xué)家估計(jì)，當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的總塵埃量有大約700億噸。這個(gè)量是驚人的，大約和211000個(gè)帝國(guó)大廈一樣重。

模擬顯示，撞擊發(fā)生2年后，沒有光能夠抵達(dá)地面，北極冰蓋向南擴(kuò)展，全球氣溫迅速下降了16℃。但各地的情況并不相同，在太平洋赤道附近，氣溫下降迅猛;在內(nèi)陸地區(qū)，氣溫下降比沿海地區(qū)厲害，而南極洲沿岸幾乎沒有出現(xiàn)氣溫下降。

撞擊發(fā)生6年后，日照程度才恢復(fù)到撞擊前的水平。又過(guò)了2年，由于撞擊產(chǎn)生的碳進(jìn)入大氣層，它們像保溫層一樣覆蓋了地球表面，于是全球氣溫比撞擊前上升了幾攝氏度。

全球黑暗也在巖石中留下了證據(jù)。由于局部海洋的表面溫度變化改變了存在于古代微生物細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子，這些脂質(zhì)在化石中的殘留為科學(xué)家提供了一個(gè)有關(guān)氣溫變化的歷史“記錄”。比利時(shí)魯汶大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家約翰·費(fèi)勒庫(kù)普在2016年6月的《地質(zhì)學(xué)》雜志上發(fā)表文章說(shuō)，根據(jù)對(duì)美國(guó)新澤西州化石中脂質(zhì)的研究，那里的氣溫下降了3℃。這種溫度下降和黑暗的天空徹底摧毀了在碰撞中幸存下來(lái)的由動(dòng)植物構(gòu)成的食物體系，食物鏈發(fā)生了斷裂。這位科學(xué)家說(shuō)：“黑暗使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)崩潰了。”

超級(jí)海嘯

在美國(guó)，一條連接蒙大拿、懷俄明和南達(dá)科他三個(gè)州的地帶是一個(gè)古生物的墳場(chǎng)，面積達(dá)幾百平方千米。那里的地下隱藏著豐富的化石，是化石搜尋者的天堂，人們稱之為“地獄溪地層”。在那里，有些恐龍的骨骼甚至露出地表，仿佛準(zhǔn)備著隨時(shí)被人采集和研究。

羅伯特·德帕爾馬是美國(guó)棕櫚灘自然歷史博物館的古生物學(xué)家，他在這個(gè)遠(yuǎn)離希克蘇魯伯隕石坑幾千千米的地方發(fā)現(xiàn)了令他吃驚的東西——海嘯留下的遺跡。

那次撞擊引發(fā)了超級(jí)海嘯，其證據(jù)人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了，然而那些證據(jù)都處于墨西哥灣附近，在遠(yuǎn)離撞擊點(diǎn)的北部或者內(nèi)陸從來(lái)沒有發(fā)現(xiàn)這樣的證據(jù)。然而，在干燥的地獄溪荒漠上，德帕爾馬卻發(fā)現(xiàn)了被海嘯沖擊過(guò)的清晰的遺跡，那是被激流帶來(lái)的沉積物，那些水從得克薩斯穿越北美一直沖進(jìn)了北冰洋。

那些沉積物包括銥和玻璃性質(zhì)的碎片，它們由因撞擊汽化了的巖石形成。沉積物中還有由海洋生物（例如蝸牛狀的菊石）形成的化石，它們也是由海嘯帶來(lái)的。然而，證據(jù)并不僅限于此。德帕爾馬說(shuō)：“假如有一個(gè)火災(zāi)死亡現(xiàn)場(chǎng)，破案人員該如何知道，那些死者是在大樓著火的時(shí)候死去的，還是在這之前就已經(jīng)死去了呢？有效的方法就是觀察死者的肺部有沒有碳和煙塵?！?/p>

德帕爾馬也用類似的方法研究這里的古生物。他發(fā)現(xiàn)，這些魚鰓中存在玻璃，那是撞擊導(dǎo)致的結(jié)果，這說(shuō)明在撞擊發(fā)生之前，這些魚還活著，撞擊發(fā)生后，海嘯將它們一直沖到這里，并壓在了碎石之下。魚鰓中的玻璃證明，這些不幸的魚是被海嘯殺死的，這是人們首次確認(rèn)的直接被?？颂K魯伯撞擊殺死的受害者。

不僅僅是魚，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)種類的恐龍化石。荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)的地球科學(xué)家賈恩·斯米特說(shuō)：“那些恐龍一直都活著，直到海嘯襲擊了它們。在地獄溪，撞擊前的整個(gè)生態(tài)都是繁盛的，但撞擊一下子摧毀了它?！?

來(lái)自地獄溪的證據(jù)證實(shí)，那里的死亡絕大多數(shù)都發(fā)生于?？颂K魯伯的撞擊之后。斯米特強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“我曾99%肯定它們是被撞擊殺死的。在我們發(fā)現(xiàn)了這些證據(jù)后，現(xiàn)在我的肯定是99.5%了。”

來(lái)自地下的“同謀”

然而，雖然一些科學(xué)家贊成斯米特的觀點(diǎn)，但另外一些持否定態(tài)度，因?yàn)樾碌淖C據(jù)又為恐龍的滅絕帶來(lái)了另外一種假說(shuō)。這種假說(shuō)認(rèn)為，恐龍的滅絕至少有一部分原因應(yīng)歸咎于來(lái)自地下的躁動(dòng)。

在希克蘇魯伯撞擊發(fā)生之前，在地球的另一邊，一個(gè)和撞擊并不相同的災(zāi)難之源已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間。在那個(gè)時(shí)候，印度還是一塊獨(dú)立的大陸，靠近馬達(dá)加斯加，那里的德干火山噴出了130萬(wàn)立方千米的熔巖和碎石。假如把這些噴出物堆積在阿拉斯加州，它們會(huì)把世界上最高的摩天大樓掩埋進(jìn)去。

科學(xué)家通過(guò)研究德干火山噴出物中的晶體物質(zhì)確定了火山噴發(fā)的年代，顯示大部分噴發(fā)比?？颂K魯伯撞擊早25萬(wàn)年。但撞擊發(fā)生后，噴發(fā)又延續(xù)了50萬(wàn)年，這表明德干火山的噴發(fā)和大滅絕的高峰期是一致的。

這種時(shí)間上的一致使一些人開始覺得希克蘇魯伯撞擊并非大滅絕事件的“主犯”。美國(guó)普林斯頓大學(xué)的古生物學(xué)家杰爾塔·凱勒說(shuō)：“對(duì)地球上的生命來(lái)說(shuō)，德干火山的噴發(fā)要比一次撞擊危險(xiǎn)得多?！?/p>

就像銥成了希克蘇魯伯撞擊的“標(biāo)志物”一樣，德干火山也有它的“標(biāo)志物”， 那就是汞。

在大自然中，絕大多數(shù)汞來(lái)自火山爆發(fā)。人們認(rèn)為，德干火山總共噴發(fā)了9900萬(wàn)至17800萬(wàn)噸汞，而希克蘇魯伯的撞擊僅僅釋放很小一部分汞。

一個(gè)研究小組在一個(gè)地層中發(fā)現(xiàn)了大量汞，而這個(gè)地層顯示的年代處于?？颂K魯伯撞擊之前。與此同時(shí)，科學(xué)家還在相同的地層中發(fā)現(xiàn)了變成化石的浮游生物的殼，那些殼并不是健康的，它們又薄又脆，而它們所處的時(shí)代正是恐龍生活的時(shí)代。這些科學(xué)家將他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2016年2月的《地質(zhì)學(xué)》雜志上。科學(xué)家解釋說(shuō)，那樣的殼表明德干火山釋放了過(guò)多的二氧化碳，這對(duì)海洋生物造成了傷害，因?yàn)楹Ｋ乃峄絹?lái)越嚴(yán)重了，這使得海洋生物不得不用越來(lái)越多的能量去制造自己的殼。當(dāng)酸化過(guò)于嚴(yán)重時(shí)，這些浮游生物就很難生存了，而浮游生物是海洋生態(tài)的基礎(chǔ)，它們的消亡沖擊了整個(gè)海洋食物鏈。

連鎖反應(yīng)

現(xiàn)在人們知道，德干火山的噴發(fā)至少還沖擊了南極洲的部分地區(qū)。科學(xué)家分析了來(lái)自南極大陸西摩島的29種類似蚌蛤的甲殼類動(dòng)物，它們甲殼中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)因當(dāng)時(shí)溫度的不同而呈現(xiàn)變化，這使得科學(xué)家能夠大致獲得一個(gè)在恐龍滅絕期間（大約350萬(wàn)年間）西摩島氣溫的變化記錄。在2016年7月的《自然通訊》上，這些科學(xué)家發(fā)表觀點(diǎn)說(shuō)，德干火山開始噴發(fā)后，大氣中二氧化碳的含量就出現(xiàn)增高，南極局部氣溫大約上升了7.8℃。

大約15萬(wàn)年后，第二次氣溫升高就伴隨著希伯蘇魯克的撞擊出現(xiàn)了，這兩次氣溫升高又和西摩島上的生物滅絕率升高是一致的。科學(xué)家因此認(rèn)為，在撞擊發(fā)生前，當(dāng)時(shí)的植物和動(dòng)物就已經(jīng)因德干火山的噴發(fā)而處在壓力之下了。接下來(lái)，撞擊發(fā)生了，生物的災(zāi)難被推到了頂點(diǎn)。美國(guó)密歇根大學(xué)的地球化學(xué)家賽拉·彼得森說(shuō)：“不論是火山還是撞擊，它們都造成了某種程度的滅絕，這次大規(guī)模的災(zāi)難是兩者共同造成的?！?/p>

然而，也有科學(xué)家提出了另外一種可能。他們猜測(cè)，恐龍?jiān)谕粫r(shí)間里遇到兩個(gè)致命的災(zāi)難，這也許并不僅僅是壞運(yùn)氣造成的，因?yàn)樽矒艉突鹕接锌赡苁窍嗷ヂ?lián)系的。現(xiàn)在人們知道，地震過(guò)后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)火山噴發(fā)，這種情況在1960年就發(fā)生過(guò)。那一年，位于智利的普耶韋-科登·考列火山附近發(fā)生了里氏9.5級(jí)地震，兩天后，這座火山就噴發(fā)了。有科學(xué)家認(rèn)為，?？颂K魯伯撞擊有可能引發(fā)更大的地震，甚至可能達(dá)到里氏10級(jí)以上?？茖W(xué)家推測(cè)，也許撞擊引發(fā)的地震加劇了德干火山的噴發(fā)，這是一次“連鎖反應(yīng)”。

恐龍滅絕的真相究竟如何，看來(lái)目前依然沒有明確的答案。撞擊和火山似乎在同一時(shí)間以類似的方式摧毀了恐龍和其他生物，但各自的作用究竟怎樣界定仍不明朗。美國(guó)得克薩斯大學(xué)的地球物理學(xué)家肖恩·古克利說(shuō)：“確定兩者在這件事上發(fā)揮了怎樣不同的作用并不容易，至少在現(xiàn)在，這依然是一個(gè)謎?！?