《白垩纪—第三纪灭绝的地外成因》
一层富铱的薄黏土揭示:终结恐龙时代的是一次小行星撞击,而非缓慢的衰落。
终结恐龙的那块石头没有留下任何目击者——却留下了一枚化学指纹,藏在三大洲都能找到的一薄层黏土里。
把这个想法拆开看
在恐龙时代的岩石与其上方的岩石之间,夹着一薄层黏土。1980 年,由路易斯与沃尔特·阿尔瓦雷斯领衔的团队发现,这层黏土里满是铱——一种在地表岩石中几乎绝迹、却在小行星与彗星中很常见的金属。同一道富铱的条带,在意大利、丹麦和新西兰都出现了,时间恰好就在那场大灭绝的当口。
他们的解释是:约 6600 万年前,一颗有山那么大、直径约十千米的小行星撞上了地球。撞击把足够多的粉碎岩石抛进高空,让整颗行星被尘埃裹了好几年。天空暗了下来,植物与浮游生物停止生长,食物链从底部开始崩塌——恐龙也随之而去。
一对父子,与一座坏掉的钟
沃尔特·阿尔瓦雷斯是地质学家,在意大利古比奥研究那层界线黏土;他想知道它用了多少年才形成。他的父亲路易斯·阿尔瓦雷斯是位获过诺贝尔奖的物理学家,出了个主意:既然太空尘埃以恒定速率落下,黏土里的铱就能当一座钟。两位伯克利的化学家——弗兰克·阿萨罗与海伦·米歇尔——做了测量。这座钟没用:铱多得离谱。但这座「坏钟」恰恰就是发现本身。那么多铱,只可能一次性来自太空。这个想法被攻击了十年,尤其来自那些从化石里读出缓慢衰退的古生物学家。后来,1991 年,那座埋藏的撞击坑在墨西哥外被找到了——大小相称,年龄分毫不差。
它为何重要
在 1980 年以前,地质学由赫顿和莱伊尔传下来的「缓慢而稳定」之见所主宰:以今证古,巨变皆由渐进而来。阿尔瓦雷斯的论文表明,仅仅一瞬——一块来自太空的石头——就能改写生命的历史。它让「灾变」重新变得可敬,却是立足于确凿的证据,而非神话。它也重新定义了我们自身的存在:倘若那颗小行星擦肩而过,哺乳类或许永远无缘继承地球,也就不会有人在这里读到这一切。
一封盖着天空邮戳的信
把岩层想成一摞信,每一封是地球某一年的邮件,最老的在最底下。几乎每一页都是普通的石灰岩。但在某个确切的日期,这摞信里夹进了一张纸,上面撒着一种属于外太空的金属——在三块不同的大陆上,是同一种金属、同一种尘埃。一封盖着「来自天空」邮戳的信,在恐龙死去的那一天,被塞进了世界的档案。
之前与之后
赫顿(1788)与莱伊尔(1830)教导说,地球变化得很慢;达尔文(1859)也把演化建立在同样耐心的节奏之上。阿尔瓦雷斯的撞击是那个大例外——它证明,偶然,一桩来自太空的意外,能像竞争一样有力地左右生命的历史。它还开辟了一个新领域:地质学家如今在别的灭绝界线上也寻找铱与冲击矿物,天文学家则绘制那些轨道与地球相交的小行星。
Deep-sea limestones exposed in Italy, Denmark, and New Zealand show iridium increases of about 30, 160, and 20 times, respectively, above the background level at precisely the time of the Cretaceous-Tertiary extinctions, 65 million years ago.
Impact of a large earth-crossing asteroid would inject about 60 times the object's mass into the atmosphere as pulverized rock; a fraction of this dust would stay in the stratosphere for several years and be distributed worldwide. The resulting darkness would suppress photosynthesis, and the expected biological consequences match quite closely the extinctions observed in the paleontological record.