在阿尔瓦雷斯最初的那篇论文中就已经提出,导致K-T大灭绝的主要原因并不是撞击本身,甚至都不是撞击的直接后果所引发的。小行星——更通用的术语是火流星——所带来的真正灾难性的效应是尘埃。在那场大论辩的几十年间,这一理论又经过了多次的修正。(大撞击发生的日期也被推到了更久远的6600万年前。)尽管科学家们仍在就许多细节问题激烈地争论,但是这次事件的大体过程应该如下:
火流星来自东南方向,相对地球的轨道角度很低,所以它不太像是从上面掉下来的,而是从侧面而来,就像一架失事的飞机。当它猛地撞上尤卡坦半岛的时候,时速差不多达到了7.2万公里。由于它的轨道方向,北美地区受到尤为惨烈的打击。像云层一样无边无际的灼热蒸汽和碎屑横扫这片大陆并不断扩散,将沿途一切烧为灰烬。“基本上,如果你是加拿大艾伯塔省的一只三角龙,那么你在汽化之前大约有两分钟时间可以逃命。”一位地质学家是这样告诉我的。[20]
在撞出那个巨大撞击坑的过程中,小行星还把超过其自身质量50倍的岩石粉末炸到了空中。当这些抛射物在大气中落回地面时,灼热的颗粒立刻点亮了头顶上的整个天空,所产生的热量足以烤焦地球表面。由于尤卡坦半岛的地质情况,这些被抛向空中的粉尘富含硫。硫微粒在阻挡太阳光方面是非常有效的。正因为如此,像喀拉喀托(Krakatoa)火山这样规模的火山爆发能够在数年内降低全球气温。[21]同样的原因,在最初的热浪袭过之后,全世界又经历了好几个季节的“撞击冬天”。森林覆灭了。研究远古孢子和花粉的孢粉学家发现,不同的植物群落都被迅速扩张的蕨类植物替换掉了。(这一现象后来被称为“蕨类尖峰”。)海洋生态系统实际上也被摧毁了,并困于这一状态至少50万年,甚至是数百万年。(这种后撞击时期一片荒芜的大海被称为“奇爱洋”[22]。)
在K-T界线上究竟有多少个种、属、科甚至是目灭绝了?我们无法给出全面的统计,甚至连估计也做不到。在陆地上,所有比猫更大的动物似乎都灭绝了。这一事件最为著名的受害者是恐龙,或者更准确地说是非鸟类的恐龙,它们遭受了百分之百的灭绝。在那些得以苟活至白垩纪结束的动物之中,有很多是博物馆纪念品店的招牌商品,比如我们所熟悉的鸭嘴龙、甲龙、暴龙还有三角龙。(沃尔特·阿尔瓦雷斯关于大灭绝的那本书《霸王龙与末日陨石坑》的封面就是一只看起来很生气的霸王龙对大撞击的恐惧反应。)翼龙同样消失了,鸟类也受到了很大的冲击,[23]大概有四分之三的科灭绝了,或许甚至更多。还保留着牙齿等祖先特征的反鸟亚纲被彻底消灭了。同样被彻底消灭的还有水生的黄昏鸟目,它们大多数不会飞行。蜥蜴和蛇遭受了同样的命运,全部物种约五分之四消失了。[24]哺乳动物也一样遭了大难,生活在白垩纪末期的哺乳动物中,差不多有三分之二的科消失在K-T界线上。[25]
在海洋中,曾经被居维叶认为不合理的、后又改称“惊人的”蛇颈龙也灭绝了。同样灭绝的还有沧龙、箭石类,当然还有菊石类。双壳纲动物今天为我们所熟悉的形式是蚌和牡蛎,它们在白垩纪末期也遭受了重创。同样被重创的还有腕足动物门和外肛动物门,前者虽然长得像蛤蛎却有着完全不同的解剖结构,后者看起来像珊瑚却是完全无关的动物。好几类海洋微生物距离灭绝只有咫尺之遥。在浮游类有孔虫中,差不多有95%的物种消失了,包括马亚罗底栖抱球虫(<i>Abthomphalus myaroensis</i>),在古比奥的白垩纪最后一个石灰岩层中就发现了这种动物的遗骸。(浮游类有孔虫生活在海洋表面,底栖类有孔虫生活在海底。)
总体而言,对于K-T界线了解越多,莱尔对于化石记录的解读就越发显得固执己见。化石记录的问题不在于缓慢的灭绝看起来很突然,而是恰恰相反:可能是实际上很突然的灭绝看起来滞后了。
请看配图。每一个物种都有所谓的“保存可能性”,即该物种的一个个体变成化石的几率。这个数字受很多条件的影响而变化,例如这种动物的常见程度、生活范围以及躯体组成。(显然,厚壳的海洋生物比骨头中空的鸟类有更大的机会变成化石,从而保存下来。)
在这张配图中,大的白色圆盘代表极少成为化石的物种,中等大小的圆圈代表更容易成为化石的物种,而小的白色圆点则代表数量更为充足的那些物种。就算是所有这些物种在同一时间一起灭绝,但看起来似乎是白色圆圈的物种在更早的时间就灭绝了,仅仅因为它们的骸骨数量更少。这种效应根据最先发现它的科学家的名字命名为“西格诺尔-利普斯效应”(Signor-Lipps Effect),它有可能“模糊”掉突发性的大灭绝事件,使其看起来似乎是长期进行的事件。
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在K-T灭绝之后,生命用了数百万年的时间才又恢复到之前的多样性水平。另一方面,许多幸存的动物门类似乎都萎缩了。这个现象在古比奥含铱层之上的微小有孔虫中就有所显现,被称为小人国效应(Lilliput effect)。
兰德曼、加尔伯还有那两个研究生整个上午都在溪床上砸石头。尽管我们位于这个国家人口密度最高的州中央,但却没有一个经过这里的人来看看我们在干什么。随着太阳越升越高,天气变得更热更潮湿了,能站在及踝的水中是件很愉悦的事情(尽管我一直对那暗红色的石灰岩感到好奇)。有人带了一个空的纸板箱。既然我没有镐,索性就帮忙收集他们发现的化石,放在纸箱中排列好。他们又找到更多的彩虹盘船菊石,以及几个龙骨真棒菊石(<i>Eubaculites carinatus</i>)。后者没有螺旋状的外壳,只有一个像矛一样细长的壳。(关于菊石的灭绝,在20世纪初曾经有一个流行理论认为,像龙骨真棒菊石这种没有螺旋的外壳表明,这类动物已经穷尽了演化的所有可能性,进入了某种Lady Gaga[26]式的颓废时期。)突然,加尔伯激动地冲了过来。他手里拿着一块从溪床上敲下来的拳头大小的石头,指着侧边上一个指甲似的东西给我看。他解释说,这是一块菊石的颚。相比于菊石柔软躯体的其他部分,颚更常出现在化石中,但仍是极其罕见的。
“有了它,这趟就没白来。”他大声说道。
我们并不清楚究竟是大撞击的哪一方面影响了菊石,是热、黑暗、寒冷,或是水中化学成分的改变。同样不太清楚的是,为什么它们的一些头足纲表亲得以幸存。不同于菊石,鹦鹉螺就熬过了大灭绝事件:从白垩纪末期算起,这一物种大部分都存活到了第三纪。
解释两者差异性的理论之一认为原因在于卵。菊石的卵极其微小,直径不足1毫米。结果就是,这些卵孵化出来的菊石幼体也非常小,没有移动的能力,只能在水体表面随波逐流。鹦鹉螺产的卵则非常大,几乎是所有无脊椎动物中最大的,直径约2厘米。孕育一年之后,孵化出来的鹦鹉螺幼体就像是迷你版的成年个体,立刻就能四处游动,在深水中寻找食物。或许,在大撞击之后的海洋表面,水体环境中有很强的毒性,令菊石的幼体无法存活,而底部的水体环境还没那么糟,于是鹦鹉螺的幼体设法坚持了下来。
无论具体的解释是什么,这两类动物截然不同的命运提出了一个关键问题。今天还存活着的所有生命(包括所有人类),都是那场大撞击幸存者的后代。但是并不能由此得出结论,说它们(或是我们)对环境适应得更好。在极端压力的环境下,“适应”这个概念已经失去了其本来的意义,至少在达尔文学说的角度来看是这样的。当一种生物面对它在整个演化历史上从未遭遇过的情况时,无论好坏与否,它怎么能够适应得了呢?伦敦自然历史博物馆的一位古生物学家保罗·泰勒所说的“生存游戏的规则”,在这样的时刻突然改变了。[27]在数百万年甚至数千万年里一直让某种生物得以占据优势的性状,一朝之间就成为其致命因素(尽管在事情发生数百万年之后,可能很难去确定这些性状到底是什么)。菊石与鹦鹉螺之间的问题,同样也存在于箭石与鱿鱼之间,蛇颈龙与乌龟之间,恐龙与哺乳动物之间。之所以你手中这本书的作者是一个长毛的双足动物,而非一只长鳞片的双足动物,更主要是因为恐龙的坏运气,而非哺乳动物有任何的优越性。
“菊石什么也没做错。”兰德曼一边对我说着,一边把小溪中取得的最后一块化石收拾好,准备返回纽约市了。“它们的幼体像是浮游动物,而这在它们所存在的岁月里是件极好的事情。随波逐流,扩散到更广阔的地域中,还有什么更好的方法吗?然而到了最后,这可能恰恰成了它们毁灭的原因。”
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[1] 指欧洲历史上中世纪与文艺复兴的过渡时期。——译者
[2] Walter Alvarez,“Earth History in the Broadest Possible Context,”Ninety-Seventh Annual Faculty Research Lecture,University of California,Berkeley,International House,delivered Apr.29,2010.
[3] Walter Alvarez,T.rex and the Crater of Doom(Princeton,N.J.:Princeton University Press,1997),139.
[4] 在物理学实验中,通过电离产生的气泡显示带电粒子轨迹的一种装置。——译者
[5] 为调查肯尼迪遇刺案而专门成立的总统调查委员会。——译者
[6] Walter Alvarez,T.rex and the Crater of Doom(Princeton,N.J.:Princeton University Press,1997),69.
[7] Richard Muller,Nemesis(New York:Weidenfeld and Nicolson,1988),51.
[8] Quoted in Charles Officer and Jake Page,“The K-T Extinction,”in Language of the Earth:A Literary Anthology,2nd ed.,edited by Frank H.T.Rhodes,Richard O.Stone,and B ruce D.Malamud(Chichester,England:Wiley,2009),183.
[9] Quoted in Malcolm W.Browne,“Dinosaur Experts Resist Meteor Extinction Idea,”New York Times,Oct.29,1985.
[10] New York Times Editorial Board,“Miscasting the Dinosaur’s Horoscope,”New York Times,Apr.2,1985.
[11] Lyell,Principles of Geology,vol.3(Chicago:University of Chicago Press,1991),328.
[12] David M.Raup,The Nemesis Affair:A Story of the Death of Dinosaurs and the Ways of Science(New York:Norton,1986),58.
[13] Darwin,On the Origin of Species,310-311.
[14] Darwin,On the Origin of Species,73.
[15] George Gaylord Simpson,Why and How:Some Problems and Methods in Historical Biology(Oxford:Pergamon Press,1980),35.
[16] Quoted in Browne,“Dinosaur Experts Resist Meteor Extinction Idea.”
[17] B.F.Bohor et al.,“Mineralogic Evidence for an Impact Event at the Cretaceous -Tertiary Boundary,”Science 224(1984):867-869.
[18] 在钻探时使用空心钢钻头在地层深处取得的沉积物柱状样本,可以完好地保留地层的序列,用于地质学分析。——译者
[19] Neil Landman et al.,“Mode of Life and Habitat of Scaphitid Ammonites,”Geobios 54(2012):87-98.
[20] 私人通讯,Steve D’Hondt,Jan.5,2012。
[21] 位于印度尼西亚,其1883年的爆发是人类历史记录中规模最大的火山爆发,导致5万多人丧生。——译者
[22] 典出库布里克讽刺冷战的电影《奇爱博士》,片中最后爆发了毁灭地球的核战,此处借这个名字来表示撞击后海洋中了无生机的状态。——译者
[23] Nicholas R.Longrich,T.Tokaryk,and D.J.Field,“Mass Extinction of Birds at the Cretaceous-Paleogene(K-Pg)Boundary,”Proceedings of the National Academy of Sciences 108(2011):15253-15257.
[24] Nicholas R.Longrich,B hart-Anjan S.Bhullar,and Jacques A.Gauthier,“Mass Extinction of Lizards and Snakes at the Cretaceous-Paleogene Boundary,”Proceedings of the National Academy of Sciences 109(2012):21396-21401.
[25] Kenneth Rose,The Beginning of the Age of Mammals(Baltimore:Johns Hopkins University Press,2006),2.
[26] 美国当代流行音乐歌手、创作人,以特立独行、穷尽想象的夸张风格著称。——译者
[27] Paul D.Taylor,Extinctions in the History of Life(Cambridge:Cambridge University Press,2004),2.