恐龍滅絕的真相破解，黏土背後的驚天發現：人類如何鎖定6600萬年前的“太空兇手”？

而在密林之中,敏捷又冷酷的獵手也正在悄然逼近獵物 那是一個弱肉強食卻又生機勃勃的事情 那是一個大地被龐大身影所籠罩的時代 恐龍曾經主宰過這顆星球長達一億四千萬年 直到今天從它們演化出來的後代仍然遍佈著整個世界 這幾乎是一個難以理解的世界跨度 畢竟我們人類自己的歷史只有二十萬年 即便是追溯到南方古猿也只不過最多四百多萬年而已 而恐龍的王朝曾經延續了上億個春夏秋冬 在這段時間裏,大陸板塊分離合併 氣候環境變換更迭,物種演化興衰更替 而恐龍始終是所有大陸上無法撼動的統治者 然而就在大約六千六百萬年前,這一切突然戛然而止了 沒有漫長的衰敗曲線,沒有逐步退場的謝幕儀式 地層記錄告訴我們,在某個清晰的界線之下 恐龍化石密集而繁盛 而在那條界線之上,它們的身影徹底消失 沒有徵兆,沒有預警 那個曾經輝煌的族群被從地球舞臺上徹底抹除 只留下了冰冷的化石埋藏在巖層深處 靜靜地等待著數千萬年之後 另一個智慧物種把它們重新挖掘出來 提出一個震撼的問題 當時究竟發生了什麼? 這個問題曾經困擾了科學家們將近兩個世紀 因為那場發生在距今六千六百萬年前的恐龍大滅絕 不僅僅終結了已經誕生一六千多萬年的恐龍 同時也抹去了當時地球上超過四分之三的物種 究竟是怎樣的力量能夠在如此短暫的時間裏 讓統治地球上億年的恐龍徹底消失 而真正解開謎團的鑰匙 竟然藏在一層薄得只有幾毫米的黏土裏 完整的故事還要從上個世紀七十年代開始說起 當時在美國著名的加州大學伯克利分校 準確來說他是一位粒子物理學家 但是他的履歷簡直就是一部跨界傳奇 在二戰後期他發明瞭歷史上最早的微波相控陣天線系統 使得雷達可以進行電子掃描而不需要進行機械旋轉 冷戰初期的第一次柏林危機期間 英美空軍就是依靠著這樣一套先進的雷達引導系統 在西柏林的滕布爾霍夫機場完成了史無前例的柏林空運 僅僅11個月的時間278228次起降飛行 運送了超過230萬噸的物資 硬生生在蘇聯的嚴密封鎖之下維持了一座城市的正常運轉 除此之外 阿爾瓦雷茨還曾經使用μ子斷層掃描技術探測哈夫拉金字塔的內部結構 雖然沒有發現隱藏的密室 但是這種研究方法為後來的金字塔研究開闢了一條全新的路徑 相比之下讓他獲得了1968年諾貝爾物理學獎的 對氫氣泡室技術和數據分析方法的發展 並且發現了一大批共振碳 這反倒是他最缺乏知名度的一項研究成果了 而把阿爾瓦雷茨帶進恐龍滅絕這個謎題的 是他的兒子烏爾特 烏爾特是一位地質學家 他原本在利比亞為一家美國石油公司工作 但是剛到利比亞沒兩年 就趕上了卡紮菲發動兵變篡奪國家政權 所以只好離開了利比亞 3歲烏爾特直接從石油公司辭職 去意大利研究古羅馬時代的火山活動 沒想到在意大利他有了驚人的發現 烏爾特在意大利中部的英吉諾山進行野外考察的時候 注意到在山體的斷層剖面上有一條清晰醒目的界線 那是一條棕色或者褐色的黏土層 厚度從幾毫米到幾釐米不同 這層黏土層在地質學上有一個專門的名字 叫做KT界線 K是德語白俄記Kaidzait的首字母 T是古晉紀的舊稱第三紀的首字母 一般來說各個地質時期的縮寫用的都是拉丁語的首字母 但是因為白俄記的拉丁語首字母C已經被用來表示石炭紀了 所以地質學家們就選擇了白俄記的德語首字母K作為縮寫 恰好K也是拉丁語裏幾乎不會用到的一個字母 從白俄記到古晉紀正是地球生態系統驟然轉捩的時刻 白俄記的結束意味著延續了1億4千萬年的恐龍時代徹底終結 而古晉紀的開始則標誌著哺乳動物的興起 這些原本在恐龍時代處於食物網絡底層的小型陸生動物 突然就開始了大範圍的輻射演化 迅速填補了恐龍滅絕後空出來的生態位 成為了今天地球上的優勢物種 我們人類也是其中的一員 這層紅棕色的黏土薄得驚人 但卻清晰的彷彿時間留下的一道刀痕 在這層黏土之下恐龍盛極一時 而在這層黏土之上卻是瞬間歸於沉靜 而且沃爾特還註意到不光是在KT界線以上恐龍的化石銷聲匿跡 在KT界線這層黏土當中 人們也幾乎從來沒有發現過任何的大型化石 這就讓他產生了一個疑問 為什麼在同一時間世界各地的底層當中 幾乎都同時存在著這麼一層化石及其匱乏的奇怪沉積物呢? 沃爾特把他的疑問告訴了父親 阿爾法雷茨作為一名粒子物理學家建議兒子 不如從這層黏土層的元素組成開始入手 分析研究一下 這層黏土和其他的底層沉積物究竟有什麼不一樣 這一研究還真有發現 阿爾法雷茨從兒子帶回來的各地的各種KT界線沉積物樣本里 普遍發現了一種特殊的金屬元素-E E是一種極其稀有的金屬 在地球上的存量極其稀少 但是在隕石裏卻非常豐富 一般來說凡是地球表面發現富含E元素的地方 幾乎都是隕石撞擊地球之後留下的痕跡 所以阿爾法雷茨父子就覺得 KT界線沉積物裏的E元素應該也是來自於外太空 最初他們懷疑是有一顆超新星在太陽系附近發生了爆炸 但是如果說KT界線沉積物裏的E元素 真的是來自於超新星爆炸後遺留的星際物質 那麼在這裡面還應該同時存在著 鈷元素、鉑元素等等其他的重要物質 但是對於KT界線沉積物的檢測結果卻否定了這一點 於是一個更加驚人的猜想在阿爾法雷茨的腦海里浮現了出來 會不會是一顆小行星撞上了地球 之後撞擊造成的灰塵雲在全球沉降 形成了分佈廣泛、E含量極高的黏土地層 也就是KT界線 就在距離地球不遠的火星和木星軌道之間 就存在著一個小行星帶 那裡集中了太陽系裏最密集的小行星群 無數的岩石天體在那裡運行碰撞 一旦有哪顆小行星在碰撞後偏離了原來的軌道 就有可能成為地球的訪客 準確的說是一位不請自來的毀滅者 如果真要是那樣的話 那麼這次撞擊恐怕正是恐龍突然滅絕的 真正原因 根據KT界線沉積物的分佈範圍 以及其中一元素的含量來計算 這顆撞上了地球的小行星 直徑至少要有10公里 已經超出了朱木朗瑪峯的高度 這樣一顆質量幾千億噸的小行星 在地球引力的作用下 以每小時幾萬公里的速度撞向地球 這樣的災難光是想想就足夠讓人不寒而慄 在撞擊的一瞬間 撞擊點附近的一切生命都會瞬間蒸發 衝擊波席捲整個地球 引發全球森林大火 數以萬億噸計的塵埃硫化物和水蒸氣 被刨入平流層遮蔽陽光 地球進入撞擊冬天氣溫驟降 植物停止光合作用 食物鏈從根基開始膨大 同時酸雨傾盆而下 抽氧層被破壞 海洋酸化 這種多重打擊 幾乎讓地球上的生命系統全面癱瘓 更重要的是 這場災難發生的太快太猛烈 遠遠超出了生態系統自身的調節能力 統治地球上億年的恐龍 就這樣從這顆星球上徹底的消失了 1980年 埃爾瓦雷斯父子把他們的研究成果和假設 發表在了科學雜誌上 立刻就在全球科學界引起了軒然大波 有的科學家稱讚這是一種革命性的解釋 也有人認為 這是聳人聽聞的科幻小說 因為在當時這種恐龍突然滅絕的觀點 還不是學術界的主流 當時更多的學者還是傾向於 恐龍是漸進滅絕的 他們認為恐龍是因為氣候逐漸變冷 火山活動越來越頻繁 生態系統緩慢走向崩潰而逐漸消失 不過發現了KT邊界的荷蘭古生物學家 強烈的支持埃爾瓦雷斯父子 提出來的小行星撞擊假設 1971年 斯密特在西班牙東南部的卡拉瓦卡地區 進行地層研究的時候 發現了一層非常清晰的紅棕色黏土層 在這層黏土層的下面 斯密特發現了很多恐蟲的化石 但是在這個黏土層當中 所有的恐蟲全部消失 經過研究 斯密特認為這層黏土層 說明瞭當時地球上出現了 突發性的全球環境惡化 導致海洋生物在地質時間尺度上迅速滅絕 因為這層黏土層對應的地質年代 正是從白厄紀到古晉紀的過渡時期 所以就被命名為KT界線 斯密特為了進一步驗證小行星撞擊的假設 甚至從一名古生物學家改行 做了地質實驗 他在KT界線的沉積物當中 後來又發現了很多玻璃化的岩石晶體 這種晶體只有在融化的岩石突然冷卻的時候 才會形成 所以斯密特認為 這些晶體的存在同樣是對於小行星撞擊理論的有利支持 但是對於這個觀點 還是有很多科學家表達了不同的意見 他們認為除了小行星撞擊 巨型火山的大規模噴發 也有可能造成這種岩石的玻璃化 所以這時候能不能找到那次撞擊事件形成的隕石坑 就成為了證明小行星撞擊理論最關鍵的證據 前面我們提到過 阿爾瓦萊斯父子曾經根據KT界線沉積物當中 E元素的含量比例和分佈範圍進行過計算 認為這顆撞擊地球的小行星直徑至少有10公里 在他們提出了小行星撞擊理論之後 其他一些支持這個理論的科學家 也都對這顆小行星的直徑進行了估算 數值基本都在10公里到15公里的這個區間 那麼如果這樣一顆小行星真的撞上了地球 足夠在地球表面形成一個直徑100到200公里的巨大隕石坑 但是在當時地球上所有已知的巨型隕石坑當中 直徑超過100公里的少之又少 更不要說還要滿足距今大約6600萬年的這個時間要求 於是科學家們就想到這個隕石坑或許是位於海底 所以才一直沒有被發現 1980年代美國亞利桑那大學的一個加拿大博士 他在海地研究美洲大陸架的時候發現 這裏的KT界線沉積物當中 存在著隕石撞擊產生的衝擊石英和次要石 而且在海地的KT界線附近還有很多雜卵岩石構成的後沉基層 這些雜卵岩石很可能是來自於撞擊事件引起的大海嘯所帶來的岩石 雖然當時的傳統觀點認為海地的雜卵岩石和衝擊石英 是來自於史前時代的火山爆發 但是希爾德布蘭德認為 火山爆發產生的力量不足以生成他所發現的次要石 只有撞擊事件或者是核爆炸產生的高溫纔能夠形成這種岩石 所以導致恐龍滅絕的那次小行星撞擊留下的隕石坑 應該就在美國南部到古巴之間的加勒比海海底 一個偶然的機會 希爾德布蘭德看到了一份1981年的休斯敦紀事報 上面提到其實早在1981年就已經有人找到了那個隕石坑 位置就在墨西哥的尤卡塔半島 正是希爾德布蘭德推斷的範圍之內 這又是怎麼回事呢 原來在1970年代末 有一位為墨西哥石油公司工作的美國地球物理學家格倫彭費爾德 他在墨西哥灣尋找石油的時候使用了一種機載磁力探測器 通過探測地殼中的石油磁性來尋找石油 這種探測方法不僅能夠找到石油 而且還能夠繪製出海牀的結構 彭費爾德在駕駛飛機掃描墨西哥灣的時候 在尤卡塔半島的外海海牀下 發現了一個完美的半圓形結構 如果把這個半圓形和尤卡塔半島上的地形相結合 那就是一個直徑180公里的完美圓形 這個發現立刻就讓彭費爾德想到了 阿瓦雷斯父子提出來的小行星撞擊地球導致恐龍滅絕的理論 雖然彭費爾德在1981年的地質學年會上發表了他的研究成果 但是因為他和石油公司之間的合約 所以他不能夠公開明確的資訊 因此他關於尤卡塔半島隕石坑的研究也就沒有獲得太多的關注 最後只好放棄後續研究 接著回去替石油公司勘探石油 直到10年之後 希爾德·布蘭德看到了當時休斯敦紀事報對彭費爾德發現的報導 於是希爾德·布蘭德立刻通過休斯敦紀事報聯繫到了彭費爾德 這時候彭費爾德已經從石油公司退休 他非常願意和希爾德·布蘭德一起去尋找確定這個隕石坑 最終他們在1991年確定了這個 以一霸位於尤卡塔半島 以一霸位於加勒比海海底的巨大隕石坑 經過岩石年代測定 這座隕石坑的形成時間是距今6600萬年到距今6500萬年之間 正是恐龍突然滅絕的那個時代 然後希爾德·布蘭德發表了題為 《白厄基第三級界限撞擊噴出物的地球化學和地層學》的博士論文 公佈了自己的研究成果 因為這個隕石坑的中心點位於一個叫做希克蘇魯伯的海邊小漁村 所以這個隕石坑就被命名為希克蘇魯伯隕石坑 成為了證明小行星撞擊地球導致恐龍滅絕的最有力的證據 從1971年發現了KT邊界的斯密特 到1980年提出小行星撞擊理論的阿爾瓦萊茨 再到1981年發現隕石坑的彭菲爾德 直到1991年最終確定了隕石坑形成原因和形成年代的希爾德·布蘭德 謎團就這樣一環接一環的被揭開 突然消失的化石記錄遍佈全球的伊夫級層 直徑超過180公里的巨大隕石坑 所有的這些線索最終匯聚成了一個清晰的結論 恐龍的滅絕是因為一顆來自外太空的小行星 這顆一擊致命的隕石改變了整個地球的生命軌跡 不過故事到這兒並沒有完全結束 既然一顆小行星的撞擊就足以終結恐龍時代 那麼新的問題隨之而來 如果白厄紀古金紀物種大滅絕是由小行星撞擊引發的 那麼在它之前發生的那幾次全球性大滅絕 奧陶紀物種大滅絕 尼噴紀晚期物種大滅絕 阿爾迭紀三迭紀物種大滅絕 還有三迭紀侏羅紀物種大滅絕 會不會也同樣是來自太空的撞擊造成的呢? 這個問題就引發了科學界新的大量的引擎 2006年美國俄亥俄州立大學的地球物理學家拉爾夫·馮·弗雷澤 他利用NASA的原造衛星對南極洲的重力場數據進行分析的時候 在南極洲東部的威爾克斯地 發現了一片直徑大概300到500公里的巨大引力異常區 弗雷澤認為這種異常最有可能的解釋是 一顆巨大的小行星在遠古時期撞擊地球 甚至擊穿了地殼 使得下風的地幔物質向上湧動 因為地幔富含金屬元素密度高於地殼 因此會在重力測試中表現出極其明顯的引力增強 如果這個推論成立 那麼在威爾克斯冰層之下可能隱藏著一個直徑幾百公里的超級宇宙空 這樣的規模在理論上足以觸發地球歷史上規模最大的生物滅絕事件 二疊記三疊記物種大滅絕 這場發生在大概2億5200萬年前的巨大災難 是地球歷史上最嚴重的一次滅絕事件 被古生物學家們稱之為大滅絕 當時大約有90%的海洋物種和70%的陸地物種全部消失了 不過這個假設還存在著爭議 因為隕石撞擊並不是造成引力異常的唯一原因 而且威爾克斯地被厚達數公里的冰蓋完全覆蓋 科學家們既無法直接鑽探或取岩石樣本 更無從確定這片異常結構的形成時間 因此這個超級隕石坑 目前仍然只是一個尚未被證實的假設 除了威爾克斯地之外 還曾經有學者提出過一個更加大膽的猜測 整個墨西哥灣本身就是一個巨大的古老隕石坑 而且和二疊記三疊記的滅絕事件有關 不過這種觀點同樣缺乏足夠的地質學證據 所以沒有被主流學界接受 相比之下對於尼盆紀晚期物種大滅絕 科學家們找到了幾個更加具體的嫌疑目標 2010年來自昆士蘭大學的研究團隊 對於位於西澳大利亞的伍德利隕石坑 進行了新的測量和分析 這個隕石坑因為並沒有完全暴露在地表 所以長期以來它的規模只能靠叫間接推算來確定 早期研究認為它的原始直徑大約只有60公里 但是新的研究結果顯示 這個估算很有可能嚴重低估了這個隕石坑的真實規模 根據重新計算伍德利隕石坑在形成之初的直徑 很有可能達到了160公里 甚至會更大 如果這一推斷正確 那麼當年撞擊地球的小行星至少直徑要有12公里 這樣的破壞力完全足以對全球生態系統造成毀滅性的打擊 所以一些學者認為伍德利隕石坑 可能正是尼盆紀晚期大滅絕的英雄 不過他並不是唯一的候選者 2015年美國愛達荷州理大學的研究團隊 對於位於美國內華達州的阿拉莫隕石坑 進行了更加詳細的地質系調查 通過分析隕石坑內的海洋沉積物結構 以及岩石碎屑的分佈方式 他們發現目前暴露在地表的部分 其實只是整個撞擊結構的一個小部分 真正的完整阿拉莫隕石坑的直徑很有可能在110到150公里之間 這樣規模的撞擊同樣足以引發全球生態系統的劇烈震盪 因此這座位於美國西部的古老撞擊遺址 也成為了尼盆紀晚期滅絕事件的另一個重要嫌疑人 至於三疊紀諸羅紀物種大美軍 科學家們同樣在嘗試尋找對應的撞擊證據 比如位於加拿大魁北克的馬尼誇根湖 這裡曾經是一座直徑超過100公里的巨大撞擊結構 今天的湖泊正是遠古隕石坑在漫長風化侵蝕之後留下的遺存 但是根據同位素測年結果 這座隕石坑大概形成於距今2億1400萬年前 和發生在距今1億9960萬年前的三疊紀諸羅紀物種大美軍 相差了大概1400多萬年 這個差異已經明顯超出了人們對於顯生咒地質年代測算的時候 通常幾百萬年的這樣一個誤差範圍 因此馬尼誇根湖雖然規模巨大 但是卻很難和這次滅絕事件直接對應 另一處可能的候選是法國的羅氏舒阿爾隕石坑 它形成於距今大約2億100萬年前 和三疊紀諸羅紀滅絕事件的時間基本吻合 但是問題在於這座隕石坑直徑只有大概25公里 即便是考慮到了2億年來的風化侵蝕和地質變化 它的原始規模恐怕也很難超過直徑50公里 那麼對於一次導致了地球上大約一半物種消失的全球性滅絕來說 這樣的一次撞擊規模實在是過於的有限了 因此對於其他幾次物種大滅絕 時不時也都是由小行星撞擊所造成的 科學界直到今天仍然沒有一個明確的答案 但是無論最終的真相是什麼 人類都已經從這些研究中獲得了深刻的啟示 那就是地球上的生命並不是不可摧毀的 在地球漫長的歷史當中繁榮與毀滅曾經一再上演 那些曾經統治世界上億年的生物 也曾經在一次突如其來的宇宙事件面前徹底消失 滅絕從來不是一個抽象的概念 它是真實發生過的歷史 而且在未來的某一天它仍然可能會再次發生 正因為如此今天的科學家們正在密切的追蹤那些可能威脅到地球的小行星 試圖在災難真正來臨之前找到有效的應對方法 對五千六百萬年前的恐龍無法理解天上飛來的火球 但是我們可以 因為我們是一個會仰望星空的物種