毫無預(yù)兆地，無聲的黃色光芒閃過，讓所有原本忙碌的生物都愣在原地。到了它們的視野恢復正常時，天邊已不見了那個大球的蹤影，又是一片湛藍。

回過神來的動物們剛要繼續(xù)自己的日常營生，又一道無聲的閃光無情地扎進了它們的視網(wǎng)膜。大地陷入了一片寂靜，原本活潑的遠古鳥類也停止了唧唧喳喳。

但這種沉默僅僅持續(xù)了幾秒鐘。大地很快開始顫抖，繼而猛烈地搖動，最后竟變得像液體一樣流動了起來。一陣陣能量傳過腳下的土壤，動物們?nèi)绾Y糠般被反復拋向空中。幾分鐘之后，地面停止了顫抖。在一片狼藉的鮮血和尸骸間，幸存的生物各自哀嚎。

從已經(jīng)變?yōu)榧t色的天空中，雨點落了下來。這些"雨點"實則是豌豆大小的灼熱玻璃和熔融的巖石。勉強活過大地震的生物，在這場密集的炮火襲擊中無處躲藏，紛紛倒地而亡?？諝庵饾u變得火爐一般熾熱，樹木開始自發(fā)燃燒，野火四處蔓延，天空布滿黑煙。

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△圖片來源：視覺中國

15分鐘前還郁郁蔥蔥、充滿生機的森林和河谷，已經(jīng)變成一所煉獄。警覺的哺乳動物和蜥蜴躲入地下，鱷魚和烏龜藏身水中，原始鳥類則飛往遠處。

兩個多小時后，一切似乎又恢復了平靜，幸存的動物在四處探頭探腦的時候，天邊的黑煙開始擾動——它們還沒有反應(yīng)的時間，一陣摧山裂石的狂風帶來了足以震碎鼓膜的巨響。幾秒鐘后傳來的另一聲巨響，它們未必能活著聽到……

伴隨著那一聲巨響，許多物種長達1億5000萬年的演化努力化為烏有。

伴隨著那一聲巨響，白堊紀結(jié)束，古近紀開始了。

"龍"死誰手？

隨便找身邊的一個人問問，恐龍是如何滅絕的？他們很可能會告訴你"標準答案"：小行星撞沒的。 如果他們對恐龍十分感興趣，可能還會告訴你，那個隕石坑的名字叫做"?？颂K魯伯"。

一顆直徑至少10公里的小行星（或彗星，下文不再注明），以每小時約10.8萬公里的速度一頭扎進了如今墨西哥尤卡坦半島附近的淺海。這次撞擊釋放的能量，相當于10億顆廣島原子彈。第一次閃光是小行星進入大氣時劇烈擠壓前方空氣所致，第二道閃光則是撞擊產(chǎn)生。在猛烈的碰撞中，小行星本身被瞬間汽化，沖擊波則沿著地球表面、向著地球深處快速運動。聲波移動較慢，數(shù)個小時后才抵達北美洲內(nèi)陸地區(qū)。

這次小行星撞擊導致了所有恐龍（鳥類的祖先除外，下文不再注明）在內(nèi)，75%地球物種的滅絕。其他大陸上，或許沒有北美洲那樣慘烈的場景，但大量的煤煙悄無聲息地隨風到達了地球的各個角落，長時間的"核冬天"讓其他生物無路可逃。

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龐然巨獸被從天而降的火球撞出了歷史舞臺，誰不喜歡這樣的故事呢？這個假說從誕生起已經(jīng)有將近40年歷史了，雖然在大眾眼里已經(jīng)證據(jù)確鑿，但它始終并非毫無爭議。

1980年，諾貝爾獎獲得者、實驗物理學家luis alvarez和他的兒子、地質(zhì)學家walter alvarez為首的團隊在《科學》雜志發(fā)表了一篇驚人的論文。他們指出，全球范圍內(nèi)，白堊紀和古近紀交界處的地層都有異常高含量的銥元素，這種異常似乎無法解釋。但銥這種元素在地殼中稀有，但在太空中十分豐富——這暗示了6600萬年前，白堊紀與古近紀交界之時，地球可能遭遇了一次猛烈的小行星撞擊。

alvarez父子還在論文中計算了小行星和對應(yīng)隕坑的尺寸。撞擊假說很有說服力，但當年地球上沒有已知的，符合alvarez父子預(yù)言的那種隕石坑。

在隨后的數(shù)年中，不斷有人發(fā)現(xiàn)支持該假說的證據(jù)：符合小行星撞擊事件的"沖擊石英"和淚滴狀熔融玻璃拋射物（tektites）、墨西哥灣沿岸的海嘯沉積物等。這些證據(jù)產(chǎn)生的時間，經(jīng)測定都在6600萬年前。

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△正常礦石（左側(cè)）與"沖擊石英"微結(jié)構(gòu)的區(qū)別。沖擊石英只在核試驗廢墟和隕坑內(nèi)部被發(fā)現(xiàn)過（來源：usra.edu）

直到1991年，科學家通過各種探測手段，終于在尤卡坦半島附近的海域確認了小行星撞擊產(chǎn)生的、直徑達180公里的隕坑。撞擊坑被深埋在墨西哥灣海底千百萬年的沉積層之下，因此人們此前從不知道它的存在?？茖W家根據(jù)發(fā)現(xiàn)點附近的小鎮(zhèn)地名，將其命名為?？颂K魯伯隕坑。

白堊紀末期小行星撞擊這件事情，看來是板上釘釘?shù)墓沧R了，那么它和恐龍滅絕事件，只是時間上的巧合，還是有直接的因果關(guān)聯(lián)？

科學家迄今未在白堊紀之后的地層找到任何非鳥類恐龍化石（連腳印都沒有）。這表明恐龍在撞擊事件后沒能存活很長時間，它們的滅絕是突然的，毀滅性的。

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△圖片來源：theatlantic.com

大量的證據(jù)讓研究者相信，小行星的撞擊至少和白堊紀大滅絕有一定的聯(lián)系，但直接的證據(jù)一直沒有被找到。離撞擊點最近的區(qū)域，所有的生物都在瞬間被汽化，因此根本不會留下化石證據(jù)；離撞擊點更遠處發(fā)現(xiàn)的化石，又如何和"那一天"掛上鉤呢？

爭議科學家完美還原"那一天"

今年3月底，《美國科學院學報》（pnas）發(fā)表的一篇論文引起了熱議。該論文介紹了位于美國北達科塔州"地獄溪"生物組的一處化石發(fā)掘現(xiàn)場——這里很可能真實記錄了小行星撞擊地球那天所發(fā)生的事情。

這項研究的帶頭人robert depalma現(xiàn)年37歲，一邊在攻讀堪薩斯大學的古生物博士，一邊身兼佛羅里達州棕櫚灘自然歷史博物館的古脊椎動物館長。depalma將這個發(fā)掘現(xiàn)場命名為tanis，這個字眼取自電影《奪寶奇兵》中埋藏法柜的古埃及城市。

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△walter alvarez 與robert depalma 在考察tanis 挖掘點（來源：manchester.ac.uk）

tanis距離小行星撞擊點3500多公里。如今這里位于北美洲內(nèi)陸，但在白堊紀末期，這里是一片河床，這條河則匯入了將北美洲分為東西兩個陸塊的淺海"西部內(nèi)陸海道"（western interior seaway）。

tanis的沉積層中點綴著許多砂礫大小的熔融玻璃珠砸出的小坑，它們顯然不是水流沖刷至此，而是從天而降。不少玻璃顆粒還位于魚類的鰓中。depalma團隊分析了這些顆粒的地質(zhì)化學成分，結(jié)果吻合6600萬年前的那次撞擊事件，表明這些顆粒不是另一次時間上相近的隕星撞擊或火山噴發(fā)形成的。

厚度1.3米的tanis沉積層，內(nèi)部埋葬著本不該出現(xiàn)在河流中的大量植物碎片、海洋魚類殘骸，上方覆蓋著富含銥元素的土層——也就是說，這個沉積層直接記錄了撞擊發(fā)生的數(shù)個小時內(nèi)，距離撞擊點3000多公里外發(fā)生的事情。

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△小行星撞擊產(chǎn)生的地震波，沿著美洲中央的淺?？焖俚竭_"地獄溪"（來源：nytimes.com）

分析tanis沉積層之前和之后的地層，都表明遠古的河流是向南流向遠古海洋的。但在tanis沉積層形成期間，水流向北逆行，并且流速極快。此外，保存十分完好的海洋魚類、軟體動物和淡水魚類的化石在該沉積層中擠在一起。depalma原本認為，是隕星沖擊引起的劇烈海嘯將這些海洋魚類逆流沖到了河床中，和淡水魚類混在一起并迅速埋葬。

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△圖片來源：bbc.co.uk

但是，隕石撞擊形成的熔巖玻璃珠落下的時間應(yīng)該在沖擊之后十幾分鐘——但海嘯的速度是無法在十幾分鐘內(nèi)穿越幾千公里的。該團隊最終提出，一種由傳播速度更快的地震波引發(fā)的水體共振"假潮" （seiche）或許可以解釋這一現(xiàn)象。2011年的日本東北地震，就曾引發(fā)地球另一端的挪威湖泊發(fā)生1.5米高的假潮。

該發(fā)現(xiàn)是目前為止首個記錄小行星撞擊對生物影響的直接證據(jù)。但這個發(fā)現(xiàn)也像一顆小行星，在科學界砸出了軒然大波。

許多科學家對該研究的發(fā)表感到高興，比如1991年參與發(fā)現(xiàn)?？颂K魯伯隕坑的研究者之一david kring。

但是其他的一些科學家則并不是那么買賬，因為depalma從該發(fā)掘點得出的大量驚人理論，都是借記者douglas preston之筆首先發(fā)表在《紐約客》雜志的文章《恐龍死去的那一天》中。該文中，只有一部分結(jié)論發(fā)表在有同行評議的學術(shù)刊物《美國科學院學報》上。其他有關(guān)tanis中埋葬的恐龍化石、羽毛、琥珀、哺乳動物洞穴的發(fā)現(xiàn)，并未經(jīng)過同行評議。preston在文中寫到："我拜訪過許多古生物挖掘點……大多數(shù)挖掘都無聊得很，幾天或幾星期過去也收獲寥寥。depalma似乎每隔半小時就能挖到個新發(fā)現(xiàn)。"

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△tanis發(fā)掘現(xiàn)場的一塊疑似哺乳動物洞穴的化石，該發(fā)現(xiàn)尚未發(fā)表在同行評議的學術(shù)期刊上（來源：《紐約客》）

這種有悖學術(shù)常規(guī)的"炫富"行為只是引起爭議的一個方面。depalma本人那些老黃歷，大概也是許多同行對他的結(jié)論保持謹慎的原因之一。2015年，depalma團隊在發(fā)表于《美國科學院學報》的另一篇學術(shù)論文中，描述了一個新的恐龍屬"達科塔盜龍"（該化石的出土地點就在tanis附近）。但有古生物學家很快發(fā)現(xiàn)，重組的化石骨架中居然有一塊龜類的骨骼化石。

雖然他們很快發(fā)布了修正，但這次事件讓depalma的聲譽大受損傷。此外，他積極向私人化石收藏者銷售恐龍化石復制品的行為也讓同行們感覺此人動機不純、人品可疑。

不過，研究團隊成員之一、英國曼徹斯特大學的古生物學家phillip manning接受《科學》新聞采訪時表示，他們所描述的化石是可以公開被研究的，"人們?nèi)绱丝斓胤穸ㄒ豁椦芯浚屛腋械胶摹?manning解釋，他們的第一篇文章只是對tanis數(shù)據(jù)的初步分析。他們原本將論文投給了影響因子更高的某學術(shù)期刊，但同行評議返回的修改意見太過苛刻，他們覺得繼續(xù)糾纏不太值得，于是將文章改投《美國科學院學報》，并迅速獲得了發(fā)表。

manning還透露，他們有數(shù)篇論文正在發(fā)表流程中，其中一些論文描述的正是《紐約客》文章中提到的，埋葬在tanis沉積層中的恐龍化石。

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△depalma宣稱在tanis發(fā)現(xiàn)了大量保存完好的新物種化石。他在堪薩斯大學的博士論文導師david burnham表示，tanis挖掘點夠?qū)＜覀兠ι?0年的了（來源：《紐約客》）

美國阿拉巴馬大學的地質(zhì)學家thomas tobin說，"我目前沒有100%被說服，但我希望這一切都是真的。"tobin解釋到，那篇《美國科學院學報》論文中堆積了大量古生物學、沉積學、地質(zhì)化學的細節(jié)，但"沒有人會同時精通所有這些學科。"因此，這項驚人的發(fā)現(xiàn)還需要更多的時間，等待被廣泛探討和進一步消化。

另一些科學家則表示，能夠以如此精度還原"那一天"固然非常震撼人心，但一個化石埋藏地所講述的故事，無論多么生動、多么有說服力，也無法回答全球范圍內(nèi)，生物大滅絕如何發(fā)生的問題。

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△tanis挖掘點局部航拍（來源：堪薩斯大學）

隕星沖擊只是巧合？

雖然"隕星撞擊造成大滅絕"如今成為主流意見，但其他觀點并未消失。

研究者將歷史上的大滅絕事件與已知的隕石撞擊事件進行了對比，發(fā)現(xiàn)時間上并不太吻合。他們發(fā)現(xiàn)，與多次大滅絕事件在時間上最吻合的，是劇烈的火山活動。其實，早在1980年代就有科學家指出，印度西部的劇烈火山活動，在隕石撞擊之前就已經(jīng)埋下了大滅絕的種子。

6600萬年前，印度板塊還在如今馬達加斯加的位置，該區(qū)域內(nèi)的火山活動十分劇烈。今天位于西印度的德干高原上，如今地表上最大型的火山地形之一"德干暗色巖"（deccan traps） 就是那時開始形成的，德干暗色巖總面積達50萬平方公里（接近法國陸地面積），有些地方厚達2公里。

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△德干暗色巖的當代位置（來源： earthmagazine.org）

在白堊紀滅絕之前發(fā)生的二疊紀、三疊紀生物大滅絕，都與大規(guī)?；鹕竭\動的時間相吻合。德干暗色巖的火山爆發(fā)始于小行星撞擊前40萬年，止于小行星撞擊之后60萬年——既然白堊紀滅絕同時與一場劇烈火山活動和小行星撞擊事件的時間重疊，有什么理由認為小行星是唯一的罪魁禍首呢？

今年2月同時發(fā)表于《科學》的兩篇論文也發(fā)現(xiàn)，德干暗色巖火山活動最高峰的時期，與如今對小行星撞擊最精確的估計時間（6605.2±0.8萬年前，）相距最多不超過5萬年。此外，至少有一半的巖漿是在小行星撞擊之后爆發(fā)的。二者會不會有什么聯(lián)系？

加勒比海的小行星撞擊和印度洋上的火山活動，看似是八竿子打不著的無關(guān)聯(lián)事件。但在行星科學家看來，這種聯(lián)系并不是不可能的。

水星上的"卡洛里盆地" 直徑約1550公里，是太陽系中已知最大的撞擊坑之一?？謇锱璧卦谒巧系南鄬σ粋?cè)，科學家發(fā)現(xiàn)了大量的丘陵與凹陷——這個稱為"古怪地形"（weird terrain）的破碎地區(qū)，被認為是隕星劇烈撞擊產(chǎn)生的沖擊波，在水星另一側(cè)會合的結(jié)果。

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△"卡洛里沖撞"可能在水星的另一側(cè)造成了破碎地形（來源：explanet.info）

小行星撞擊將如何影響德干暗色巖的火山活動？具體的機制科學家目前還無法明確。但2017年發(fā)表于《科學進展》的一項研究發(fā)現(xiàn)，在印度發(fā)生劇烈火山活動的同時，印度洋和太平洋海底的洋中脊火山活動也明顯增加。這些海底火山活動的環(huán)境影響可能無法與德干暗色巖相提并論，但"全球范圍內(nèi)火山活躍度增加"這個事實，暗示了小行星撞擊對火山活動的影響可能是真實的。

第二種情況是，火山活動增加和隕石撞擊事件確實只是巧合地接連發(fā)生了——火山活動削弱了地球上的生態(tài)系統(tǒng)，隕石撞擊則是雪上加霜。但在上述的情況中，要說德干暗色巖對恐龍滅絕完全沒有影響，恐怕不太合理。

話說回來，為什么其他遠古隕星撞擊事件并沒有同樣的生態(tài)毀滅能力？研究者發(fā)現(xiàn)，這顆小行星撞擊的位置有點不偏不倚——2017年，日本東北大學的科學家指出，?？颂K魯伯撞擊坑區(qū)域的巖石富含硫酸鈣和碳氫化合物。如果小行星遲到或早到一段時間，砸到深海區(qū)域或巖石化學成分不同的地方，也不會造成同等程度的氣候災(zāi)難。

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△鉆探?？颂K魯伯隕坑的海上科研平臺（來源：purdue.edu）

這項發(fā)表于《科學報告》的研究通過計算機模擬發(fā)現(xiàn)，小行星撞擊該區(qū)域產(chǎn)生的煤煙細顆粒物被拋進高空后，將長期穩(wěn)定存在于平流層中遮擋陽光，產(chǎn)生類似"核冬天"的災(zāi)難。有毒的含硫化合物被大量釋放，隨之形成的酸雨將進一步毒害陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)。

恐龍已經(jīng)在走向滅亡

眼下還未發(fā)表的tanis沉積層恐龍化石記錄，或許可以直接證明：至少一部分恐龍活著見證了行星撞擊地球的那個災(zāi)難時刻。

不過6600萬年前同時期發(fā)生劇烈火山活動、小行星撞擊、生物大滅絕三個事件，會不會純屬（小概率的）巧合？當時的長期氣候變冷、海平面下降、板塊構(gòu)造變化、被子植物崛起等其他事件，也可能讓恐龍在小行星撞擊之前就走向衰落。

2016年，英國布里斯托大學的michael benton團隊在《美國科學院學報》發(fā)表了一項相關(guān)研究。他們收集了迄今為止最詳盡的數(shù)據(jù)，建立了包含600多個物種的恐龍演化樹。研究者發(fā)現(xiàn)，恐龍的整體演化主要發(fā)生在三疊紀末期到侏羅紀早期。而在大滅絕前長達4000萬年的時間里，除了鴨嘴龍和角龍類還在發(fā)生新的演化，其他族群的物種滅絕速度都超過了新物種生成的速度。

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△從整體來看，恐龍的新物種生成（speciation）在白堊紀已經(jīng)走起了下坡路（來源：pnas.org）

也就是說，在小行星撞擊甚至印度火山活動發(fā)生之前，恐龍在整體上可能表現(xiàn)出欣欣向榮，但適應(yīng)災(zāi)難事件的能力實則在走下坡路。研究者認為，即使沒有行星撞擊事件，當時已經(jīng)發(fā)生的其他環(huán)境變化也會導致恐龍在距今5000萬~4000萬年時走向滅絕。這顆小行星只是給了恐龍們更加華麗的謝幕而已。

這個理論或許也能解釋，為什么小行星撞擊事件在造成75%物種滅絕的前提下，對恐龍族類尤其殘酷——在滅絕發(fā)生的時候，它們無法迅速產(chǎn)生新的物種來替代舊物種的空缺，而原本處于食物鏈底端、身材矮小的雜食動物成功挨過了最艱難的時期。

伴隨一聲巨響，生命的演化樹上，一個枝葉繁茂的分支轟然折斷。但以哺乳動物和鳥類（恐龍后裔）為代表的演化力量，悄悄開始了新的萌芽。

參考資料：

1. gordon l. dillow ,《fire in the sky：cosmic collisions, killer asteroids, and the race to defend earth》

2. michael j. benton,《dinosaurs rediscovered：the scientific revolution in paleontology》

3. steve brusatte，《the rise and fall of the dinosaurs：a new history of a lost world》

4. https://www.sciencemag.org/news/2019/04/astonishment-skepticism-greet-fossils-claimed-record-dinosaur-killing-asteroid-impact

5. https://www.newyorker.com/magazine/2019/04/08/the-day-the-dinosaurs-died

6. https://www.scientificamerican.com/article/the-real-dino-killer-a-one-two-punch

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出品：科普中央廚房

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