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恐龙灭绝的那一天
送交者:  2019年06月14日11:06:00 于 [世界时事论坛] 发送悄悄话

  原译者:虽然涉及专业的内容,但这篇有10000多个英文单词的长文写得深入浅出而且引人入胜,很好看,推荐有英文阅读能力的朋友花点时间读一下原文。

  这里我不打算翻译全文,挑其中的要点简单讲讲。

 

一、

 

  设想一下,在 6600万年前的某个晚上,你站在北美的某个地方抬头看天空,会看到一颗像星星一样的东西。如果你盯上一两个小时,会发现那颗星星正在变得越来越亮。事实上,那并不是一颗普通的星星,而是一颗正在以每小时7.2万公里的速度向地球飞来的小行星。

  60个小时以后,这颗小行星在大气层炸开了一个洞,最后掉落在今天墨西哥尤卡坦半岛附近的一片浅海里。就在那一刻,白垩纪结束了,古近纪开始了。

  这颗直径只有6英里的小行星在地球上砸出了一个18英里深的陨石坑,它释放的能量相当于广岛原子弹爆炸威力的10亿倍。随之产生的无数颗玻陨石,覆盖了整个西半球。小行星坠落点方圆1500英里内的大气变得炽热,引发了巨大的森林山火。与此同时,巨大的海啸吞噬了整个墨西哥湾,把沿岸变成一片汪洋。

  随着地球的转动,地球另外半边的森林也被点燃,整个南亚次大陆都变成了火海。科学家们根据计算机模型推测,当时地球上70%的森林都起了火。那之后的几个月,地球表面被厚厚的烟雾和尘埃覆盖,阳光根本照射不进来。光合作用停止了,地球上绝大多数的植物因此死去。海洋里的浮游生物也几乎全被杀死,大气含氧量急剧下降。当大火终于熄灭之后,整个地球开始被严寒笼罩。

  虽然科学家们对细节还存在着争议,但有一点是无可置疑的:这颗小行星的坠落,对地球上的生物造成了毁灭性的打击。估计有75%的物种彻底灭绝,死亡的生物体个体数量更是超过总数的99.9999%。又经过千万年,撞击和燃烧产生的碎石和灰烬在地表逐渐沉积,形成了一层有笔记本那么厚的沉积带。这就是通常所说的KT界线层(KT boundary),这是白垩纪和古近纪的分界线。这条线以上,是古近纪的沉积物;以下,则是白垩纪的沉积物。

  在上世纪70年代,一对美国科学家父子路易斯·阿瓦雷斯(Luis Alvarez)和沃尔特·阿瓦雷斯(Walter Alvarez)在KT界线层里检测出地球上稀有的铱元素,而且含量高得离奇。他们推测,这些铱元素是从外太空坠落的小行星带来的。

  到了90年代,尤卡坦半岛附近巨大的陨石坑被发现,各方面的特征全部都和阿瓦雷斯父子的设想相吻合。这就证实了6600万年前确实曾经有一颗足以引起毁灭性灾难的小行星坠落在地球上。这颗小行星和它形成的陨石坑都被命名为“希克苏鲁伯”(Chicxulub),这是小行星坠落地点附近一个玛雅古城的名字。

  2010年,全世界41位著名科学家联合宣布,确认6600万年前那颗坠落的小行星是造成地球物种灭绝的罪魁祸首。

 

二、

 

  看起来,这似乎已经是一个确切无疑的结论了。但其实并不是,一直到今天还是有很多人对此持怀疑态度。他们认为,包括恐龙在内的地球上的生物不是在某一次灾难性的事件里瞬间集体灭绝的。而是,在数百万年的时间里,大范围持续不断的巨大火山喷发和由此引起的气候变化缓慢地杀死了恐龙和其他物种。

  为什么他们的态度这么强烈呢?因为古生物学界有一个神秘的“三米问题”:迄今为止,地球上发现的所有恐龙化石,全部都是在KT层以下三米之外出土的;而在KT层下方三米之内,以及KT层上方,则从来没有发现过任何恐龙化石。这三米的范围,在远古经历了几千年的沉积才形成。也就是说,在KT层形成之前的几千年时间里,根据目前发现的化石判断,还没有发现有恐龙活动的踪迹。

  如果恐龙真的是在小行星撞击地球的那一刻才集体灭门的,那紧挨着KT层下方,就应该有恐龙化石才对。据此推断,恐龙在小行星撞地球之前的千万年就已经开始了灭亡的过程,并且在小行星坠落至少几千年前就彻底灭绝。

  而前一派的科学家则坚持认为,没有发现化石不代表就没有化石存在,人类迟早会在接近KT层的地方找到恐龙化石。不管怎么样,地球生命史上一个重大事件的答案,就封存在KT层里。弄清小行星撞击地球那一天到底发生了什么,就能找到这一切谜题的答案。

 

三、

 

  说到这里,我们的主角、美国古生物学家德帕玛(Robert DePalma)要出场了。德帕玛今年37岁,目前还是堪萨斯大学在读的博士研究生。

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  他从三四岁时就开始痴迷于各种动物骨头。六七岁时他和父母去野外露营,会把时间都花在找骨头化石上。九岁时,他已经挖掘出了自己人生中第一块恐龙骨头。长大后他顺理成章地进入这一行,从事自己热爱的事业。不过,因为他目前还没有博士毕业,所以在古生物学界并没有太大的名气,基本上还是一个默默无闻的无名之辈。

  从2004年、他还在上大学本科开始,德帕玛就一直在美国中西部的地狱溪(Hell Creek)做挖掘。这个地方面积很大,位于北达科塔、南达科塔、蒙大拿和怀俄明四个州的交界。在史前时期,这里曾经是恐龙成群生活的地方。而且这里的地质和气候条件非常有利于化石的形成。

  过去一个世纪,这里发掘出了大量的恐龙化石,是古生物学家眼里的宝藏之地。当然,就像前面所说的,这些恐龙化石都是在KT层之下3米以外发现的。2012年,机缘巧合,德帕玛在处于地狱溪的北达科塔小城鲍曼(Bowman)遇到了一处化石遗址。

  一开始他有点失望,因为那里所有的化石看起来都像是在一场洪水里形成的。而他原本想要找的,是一个在几千年时间里形成许多不同分层的遗址,这样可以发掘出不同时期的化石。但是很快,德帕玛就发现了这个遗址的不同寻常之处。

  在土层里他看到一个个灰白色的斑点,乍一看像是沙粒。但经过放大镜观察,不难看出它们其实是微玻陨石。而微玻陨石,是在小行星撞击地球的时候才会出现、由高温熔化的岩石形成的玻璃小粒。德帕玛估计自己眼前的微玻陨石足足有几百万颗。

  他继续往下挖掘,发现了许许多多种类丰富保存完好的化石,有互相交错纠缠的植物,有被困在树根之中的鱼,有挂着琥珀的树干。一般来说,大多数化石都会随着时间的流逝而被覆盖在它们上方的岩石和土地压得扁平。但德帕玛发现的这些化石都是三维的,因为包裹着它们的沉积物形成了很好的保护,让它们保持着原有的立体形状。其中一条鱼尾巴化石,宽大约60厘米,保存完好,看起来就像是用暴力从鱼身上扯下来的。

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  一般来说,鱼死之后一段时间尾巴就会腐烂脱落,不可能保存得这么完好,所以这条尾巴可能是被外力扯断然后埋了起来。

  德帕玛还找到了一批几十厘米长的原始羽毛化石,而在地狱溪没有这么大型的鸟类,所以他推断这些是恐龙的羽毛。

  另一个不同寻常之处是,德帕玛在这里既找到了淡水鱼的化石,又找到了沧龙这样的海洋生物的化石。海洋生物是如何出现在这个离海岸遥远的内陆?很显然,一定也是有外力的作用。

 

四、

 

  相信看到这里你能猜出来了,这个地方的化石,很有可能就是在小行星撞击地球的那一天所形成的。如果真的是这样——那毫无疑问,这将是21世纪古生物界最重要的发现。但德帕玛为了谨慎起见,小心翼翼地保守着这个秘密,只告诉了极少数几个他信得过的古生物学家。其中就包括《纽约客》那篇文章的作者、写过不少古生物主题小说的作家道格拉斯·普莱斯顿(Douglas Preston)。

  2013年,普莱斯顿在接到德帕玛的电话后,立即动身跑到地狱溪现场查看,他亲眼见证了德帕玛和助手挖掘出大量激动人心的化石:羽毛、树叶、种子、鱼、琥珀等等,当然还有恐龙。

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  其中有一块鱼鳍的化石,后来证明这是一条长2米的匙吻鲟,可以清楚地看到它的鼻子在一根树枝上撞碎了。不难想象,它可能是被洪水的巨浪硬推到树上的。

  德帕玛注意到,这里找到的每一条鱼都是张着嘴死的。这说明了什么呢?说明它们有可能是因为吞咽了水里大量的沉积物而窒息死的。大多数鱼保持着垂直的姿势,它们死之前甚至来不及翻个身。为什么没有食腐动物把这些鱼的尸体翻出来吃掉呢?因为所有的生物都在那次灾难里死掉了。他还找到了一枚没有孵化的恐龙蛋,里面的胚胎保存完好。

  大多数时候,这种挖掘是一件很枯燥的事,很可能挖了几天几个星期却找不到任何有价值的东西,但德帕玛差不多每半小时就能有不同寻常的收获。

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  我猜那种感觉就像是在赌场玩老虎机,别人都是在那玩半天都等不到大奖,而德帕玛却是几分钟中一次jackpot。用德帕玛自己的话来说,“每天都像是在过圣诞节”一样。最有说服力的发现是另一批玻陨石,直径在3毫米左右,每颗玻陨石的周围都有一个砸出来的小坑。

  如果说之前他发现的那些微玻陨石还可能是被水冲到那里的,那新发现的这批玻陨石,则几乎可以确定是直接从高空坠落、然后被困在了坠落的地方。因此德帕玛断定,形成这些化石的不是一次普通的洪水,而恰恰就是小行星撞击地球所引发的一连串灾难反应。

  他不是站在KT层附近——整个遗址本身就是KT层。眼前的这些沉积物,记录保存了小行星撞击地球、白垩纪灭亡的那一刻所发生的一切。就好像庞贝古城里,人们在被火山灰包裹前最后一瞬的姿势凝固下来,如同琥珀,成为永恒。

  所有那些化石,都说明了在6600万年前、小行星撞击地球的那一天之前,恐龙和其他爬行类动物并没有灭绝。也就是说,如果真的像德帕玛设想的那样,那他发现的这个遗址就填补了古生物学的一个空白,从此彻底终结了“三米问题”,足以写进教科书载入史册。德帕玛的论文导师估计,德帕玛发现的这个遗址,能让古生物学界忙上50年。

 

五、

 

  但是且慢,到现在为止德帕玛还没有确切的证据能证明形成这些化石的就是6600万年前那次希克苏鲁伯小行星撞击。还存在另外一个可能性:也许当时,在差不多同一时间,还有另外一颗小行星撞击了地球。

  2014年,德帕玛在海地收集了一批希克苏鲁伯小行星坠落时形成的玻陨石,把它们和他在地狱溪发现的玻陨石一起送到加拿大的一个实验室使用同样的设备进行分析。结果发现,两批陨石的地球化学成分几乎完全一致,匹配得非常完美。那之后的五年,德帕玛一边继续挖掘化石,一边把化石运回到自己在佛罗里达的实验室进行分析。从那些化石里,他发现了12种以前在地球上从来没有发现过的新的动植物物种。

  另外,德帕玛还在其他领域专家的帮助下,对其他一些疑点做了解释。比如说,小行星撞击地球时引发的海啸,即使是以每小时160公里的速度高速移动,也需要20小时才能从3200公里以外的海洋到达地狱溪。而撞击时的玻陨石掉落到地狱溪,则只需要不到一个小时。可是从遗址的情况来看,玻陨石应该是直接掉进汹涌的洪水里。

  有地球物理学家提出,当时的洪水有可能并不是海啸,而是由小行星撞击时的地震波引发的假潮造成的。他们估计,小行星撞击地球时的地震强度可能比人类历史记载的最大规模地震还要强烈1000倍。

  这样估算的话,不同类型的地震波到达地狱溪,分别需要6分钟、10分钟和13分钟,时间就能对上了。如果这个设想成立,意味着德帕玛发现的这个遗址,形成的时间不是撞击后的第一天,而是撞击发生后的第一个小时。

  也因此,这个遗址就显得更加神奇,让人难以置信:这份对地球上最重要的60分钟的精确地质学记录,就像是在细密的岩层里藏了一段高清视频,而它历经几千万年的沧海桑田变迁仍然完好。

 

六、

 

  6600万年前的那一天,地球上的生物被彻底灭绝。那之后的世界,完全不一样了。当阳光重新穿透烟霾,它照亮的是一片如同地狱的景象:海洋干涸,陆地覆满尘灰,森林里满是烧焦的树桩。在很多年的时间里,藻类和真菌可能是地球上唯一的生物。但是最终,生命重新出现,并且以新的形式盛开。KT事件持续吸引着科学家的兴趣,因为如果没有那一次撞击和它带来的毁灭,也就不会有今天人类的存在。

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  在那次撞击之前,恐龙是这个星球的霸主。其他哺乳动物的数量很少,在亿万年的时间里它们只能在恐龙的脚下仓皇逃窜。在恐龙灭绝之后,哺乳动物获得了解放。在新的纪元里,它们历经各种各样的进化,最终发展出许许多多让人目眩神迷叹为观止的生命形式。从微小的蝙蝠到巨大的雷兽,从马到鲸鱼,到可怕的原始肉食哺乳动物。最终,进化出了超大脑容量的灵长类,有可以抓握住东西的双手,还有可以看穿时间、看到过去的智慧。

  德帕玛说:“人类的起源可以追溯到那个事件。置身这个遗址,看着它,你会觉得自己和那一天产生了关联,这是一种非常特别的感受。”

  “这里,就是白垩纪的最后一天。你沿着地层再往上一点点,仅仅一天之后,就来到了古新纪,那是哺乳动物的时代,那是我们的时代。”

 

………………………………………………………………

  原载《纽约客》,标题是《恐龙灭绝的那一天》(The day the dinosaurs died),讲的是今年古生物学界的一个重大新发现。

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