萬字好文 | 重回恐龍滅絕的那一天
2019年06月20日08:59

  本文譯自道格拉斯·普雷斯頓2019年4月8日發表於《紐約客》雜誌的文章,標題是《地球死亡的那一天》(The Day the Earth Died),有刪節。道格拉斯·普雷斯頓是一位寫過不少古生物題材小說的作家,寫了三十多本書。他最新的非虛構作品《猴神的失落之城》講述的是在洪都拉斯雨林中發現的一個考古遺址。

  想像一下,在6600萬年前的某個晚上,你站在北美的某個地方仰望天空,你很快就能發現一顆很像星星的東西,如果你觀察一兩個小時,會發現這顆星星的亮度不斷增加,而幾乎沒有移動位置,最後你會發現,它並不是一顆恒星,而是一顆小行星,正在以每小時7.2萬公里的速度撞向地球。

  60小時後,小行星撞上了地球。

  大氣層炸開了一個洞,空氣被壓縮並劇烈加熱,同時產生超音速衝擊波,這顆小行星撞擊了今天墨西哥尤卡坦半島附近的淺海。

  那一刻,白堊紀結束,古近紀開始了。

  幾年前,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家使用當時世界上最強大的計算機之一,所謂的“Q機”,來模擬這次撞擊的影響,結果顯示,在撞擊地球的兩分鍾內,這顆至少有9.6公里寬的小行星砸出了一個大約29公里深的隕石坑,並將25萬億公噸的碎屑拋入大氣層。

  想像一顆小石子丟到池塘里的情景,然後再放大到行星尺度上。當地殼反彈時,一座比珠穆朗瑪峰還高的山峰短暫出現,撞擊所釋放的能量是廣島原子彈的十億倍以上,但這件事看起來一點也不像具有標誌性蘑菇雲的核爆炸。

  相反,小行星的最初爆裂形成了巨大的熔融物質噴射物,從大氣中噴出,其中一些呈扇形散佈到北美,大部分物質的溫度是太陽表面溫度的好幾倍,一千多公里內的一切都被點燃,此外,地表岩石被快速加熱融化濺起,向外擴散,形成無數熾熱的玻璃隕石,覆蓋了西半球。

  一些噴出物脫離了地球的引力,進入了圍繞太陽的不規則軌道,在數百萬年的時間里,這些物質的一部分到達了太陽系的其他行星和衛星,火星上出現了許多這種碎片——就像在地球上發現被遠古小行星撞擊到高空的火星碎片一樣。

  有大量撞擊碎片可能落在了土衛六“泰坦”、木衛二“歐羅巴”和木衛四“卡利斯托”上,數學模型顯示,這些漂浮的碎片中至少有一部分仍然含有活的微生物。因此,這顆小行星可能在整個太陽系播下了生命的種子,儘管它蹂躪了地球上的生命。

  那顆小行星在撞擊之後蒸發了。它的物質與蒸發的地球岩石混合在一起,形成了一股熾熱的煙柱,在坍縮成白熾塵埃柱之前,這股煙柱一直延伸到月地距離的一半。

  計算機模型顯示,在撞擊點2400公里範圍內的大氣由於碎片風暴而變得熾熱,引發了巨大的森林火災,當地球旋轉時,空氣中的物質聚集在地球的另一邊,在那裡墜落並點燃了整個印度次大陸,對最終覆蓋地球的火山灰和煤煙層的測量表明,大火吞噬了全球約70%的森林。

  與此同時,撞擊造成的巨大海嘯席捲墨西哥灣,撕裂了海岸線,有時會將數百米的岩石碎片推到內陸,然後又把它們吸回深海,留下石油工人在深海鑽探過程中有時會遇到的雜亂沉積物。

  破壞才剛剛開始。

  科學家通過計算機模型、岩屑層的實地研究、化石和微化石,以及許多其他線索對滅絕速率進行估計,但仍然對許多細節爭論不休。

  總體來看,這是一場毀滅性的撞擊。

  撞擊產生的灰塵和煤煙使陽光無法照射到地球表面長達數月之久。光合作用幾乎完全停止,大部分陸地植物和海洋浮遊植物死亡,這導致大氣中的氧氣含量驟降,大火熄滅後,地球陷入了一段寒冷時期,甚至可能是深度凍結,地球海洋和陸地的食物鏈都崩潰了,大約75%的物種滅絕,超過99.9999%的生物死亡,碳循環停止。

  地球本身變得不適合生命生存。當小行星撞擊地球時,石灰岩層蒸發,向大氣中釋放出一萬億噸二氧化碳、一百億噸甲烷和一億噸一氧化碳;這三種都是強大的溫室氣體。撞擊還使硬石膏岩石蒸發,將10萬億噸硫化物噴射到高空。硫與水結合形成硫酸,然後以酸雨的形式落下。酸雨的威力可能足以使任何存活下來的植物葉子脫落,並使土壤中的養分流失。

  今天,小行星撞擊所沉積的碎片、灰塵和菸灰層以一道黑色條紋保存在地球沉積物中,厚度和一本筆記本相當。這就是KT界線層,標誌著白堊紀和第三紀的分界線(現在第三紀已經被重新定義為古近紀,但“KT”一詞仍然保留)。在白堊紀晚期,大範圍的火山活動向大氣中噴出大量的氣體和塵埃,空氣中二氧化碳的含量遠遠高於我們現在呼吸的空氣,當時盛行熱帶氣候,地球上可能完全沒有冰,然而,科學家對當時的動植物知之甚少,他們一直在尋找儘可能靠近KT界線層的化石沉積物。

  古生物學中一個重要謎團是所謂的“三米問題”。

  在一個半世紀的不懈搜尋中,科學家在KT界線層以下3米深的地層中幾乎沒有發現恐龍化石,KT界線層本身就代表著數千年的歷史,因此,許多古生物學家認為恐龍早在小行星撞擊地球之前就已經走向滅絕,原因可能是火山爆發和氣候變化,其他科學家反駁稱,“三米問題”僅僅反映了找到化石有多難,他們堅持認為,科學家遲早會發現離毀滅時刻更近的恐龍。

  地球生命史上最重要問題之一的答案就被鎖定在KT界線層中。如果你像許多生物學家一樣,把地球看作一個活的有機體,那麼白堊紀晚期的這顆小行星就像一顆子彈一樣,使地球幾乎死去,破譯當天發生的事情不僅對解決三米問題至關重要,而且對解釋我們作為一個物種的起源也至關重要。

德帕瑪(右)和他的助手帕斯庫奇在發掘現場
德帕瑪(右)和他的助手帕斯庫奇在發掘現場

  羅伯特·德帕瑪是一位默默無聞的古生物學家,現在是美國堪薩斯大學的博士生,他在沒有任何機構支援,也沒有任何合作者的情況下,在北達科他州的小城鮑曼發現了一處化石遺址。

  該遺址是美國中西部的地獄溪地質構造的一部分,在北達科他州、南達科他州、蒙大拿州和懷俄明州的部分地區,地獄溪地質構造露出了地表,其中包含了一些世界上最古老的恐龍化石層,在撞擊發生的時候,地獄溪的景觀由潮濕的亞熱帶低地和沿著內陸海岸的氾濫平原組成。這片土地上充滿了生命,而且具有非常適合形成化石的條件,季節性的洪水和蜿蜒的河流可以迅速掩埋死去的動植物。

  恐龍獵人在19世紀末首次發現了這些豐富的化石層。1902年,紐約美國自然歷史博物館的著名恐龍獵人巴納姆·布朗在這裏發現了第一隻霸王龍,引起了世界轟動,一位古生物學家估計,在白堊紀時期,地獄溪存在著大量的霸王龍,它們就像塞倫蓋蒂草原上的鬣狗,這裏也是三角龍和鴨嘴龍的家園。

  地獄溪構造的形成橫跨白堊紀和古近紀,至少在半個世紀前,古生物學家就知道當時發生過一次滅絕,因為恐龍化石都是在KT層之下發現的。這不僅適用於地獄溪,也適用於世界其他地方。在許多年里,科學家一直認為白堊紀—第三紀大滅絕不是什麼大謎團:數百萬年的火山活動、氣候變化和其他事件逐漸殺死了許多生命形式。

  但是,在20世紀70年代末,一位名叫沃爾特·阿爾瓦雷茨的年輕地質學家和他的父親,諾貝爾獎得主、核物理學家路易斯·阿爾瓦雷茨發現,KT界線層中具有地球稀有的銥元素,而且含量異常地高。

  他們提出,很可能是一顆巨大的小行星撞擊地球引發了大規模滅絕,而KT界線層就是那次事件的碎屑,大多數古生物學家拒絕接受這個觀點,但隨著歲月的流逝,支援的證據越來越多,直到1991年,一篇論文宣佈了確鑿的證據,研究者在尤卡坦半島發現了一個隕石坑,它的年齡合適,大小合適,地球化學特徵也合適,一切都表明是小行星導致了全球性的災難,隕石坑和小行星被命名為希克蘇魯伯,以靠近隕石坑中心的一個瑪雅小鎮命名。

  1991年那篇論文的作者之一大衛·克林對撞擊的破壞性感到震驚,以至於他後來積極呼籲建立一個識別和消除威脅性小行星的系統。“以下說法是毫無疑問的:地球將再次被一顆希克蘇魯伯大小的小行星撞擊,除非我們改變它的方向,”他說,“即使是一塊300米大小的岩石也會終結全世界的農業。”

  2010年,來自多個科學領域的41名研究人員在一篇具有里程碑意義的科學文章中宣佈:一顆巨大的小行星撞擊地球導致了這次滅絕,問題似乎得到瞭解決,但反對這一觀點的呼聲依然很高,該假說面臨的主要矛盾是大規模的德干暗色岩火山爆發。

  這次爆發向大氣中噴射了大量的硫和二氧化碳,導致氣候變化。噴發開始於小行星撞擊之前,並在撞擊之後繼續,持續了數十萬年,這是地球歷史上規模最大規模的火山噴發之一,將近130萬平方公里的地球表面掩埋在1.6公里深的熔岩中,支援者辯稱,KT界線層下方3米的空隙,證明了在小行星撞擊地球時,大規模滅絕正在進行之中。

  2004年,當時22歲的古生物學本科生德帕瑪開始在地獄溪地層中一處小遺址挖掘,這裏曾經是一個池塘,沉積物由非常薄的沉澱物層組成。通常,一個地質層可能代表數千年或數百萬年,但德帕瑪指出,每一層沉積物都是在某一次暴風雨中形成的。

  “我們可以看到樹上什麼時候發芽,”他說,“我們可以看到柏樹在秋天落下針葉。我們可以實時體驗這些過程。”仔細觀察這些岩層就像在翻閱一本古代史書,書中薄薄的一頁就記載了幾十年的生態學。德帕瑪的指導老師、已故的拉里•馬丁敦促他尋找一個類似的遺址,但其地層要更接近KT界線層。

  2012年,德帕瑪在尋找新的池塘沉積物時,聽說一位私人收藏家在北達科他州鮑曼附近的牧場上偶然發現了一塊不尋常的土地(地獄溪的大部分土地都是私人所有,牧場主會把開採權賣給任何願意支付可觀報酬的人,包括古生物學家和商業化石收藏者),2012年7月,收藏家帶德帕瑪參觀了這個地方,並且歡迎他前來發掘。

德帕瑪發現的一塊魚鰭化石
德帕瑪發現的一塊魚鰭化石

  一開始德帕瑪非常失望,他希望找到和他之前挖掘過的一樣的地方:一個古老的池塘,有著細粒度的化石層,跨越許多季節和年份,但這個地方正好相反,所有東西都是在一次洪水中沉積下來的,不過,當德帕瑪環顧四周時,他看到了希望,洪水迅速將一切淹沒,因此標本保存得很好,他發現了許多完整的魚,這在地獄溪的地層中十分罕見,他覺得如果小心處理的話,就能把它們完整地撈出來,德帕瑪同意按他在那裡工作的每個季節付給牧場主一定的報酬。

  第二年7月,德帕爾瑪回來對遺址進行了初步挖掘。他開始剷去發現魚化石所在地方上面的土層。這種“覆蓋層”通常是在化石動物生活年代很久之後沉積下來的物質,不會引起古生物學家的興趣,而且通常被丟棄。但是,德帕瑪注意到,這些土層中有灰白色的斑點,看起來像沙粒,但在放大鏡下,這些斑點呈微小的球狀和細長的水滴狀。“我想,天哪,這些看起來像微玻隕石!”德帕瑪回憶道。

  微玻隕石是一種玻璃微粒,當熔融的岩石被小行星撞擊後濺到空中,凝固後落回地球時形成的,該遺址似乎含有數以百萬計的微玻隕石。

  當德帕瑪小心翼翼地挖掘時,他開始發現一系列不同尋常的化石,它們都非常精緻,保存得非常好。裡面有交錯糾纏的植物,有成片的原木,魚被困在柏樹的樹根之間,樹幹上掛滿了琥珀。

  一般而言,大多數化石最終都會被上覆岩層的壓力壓扁,但這裏的化石都是三維的,包括魚類在內,它們在同一時刻被包裹在沉積物中,而沉積物剛好起到了支撐作用。你可以看到魚的皮膚,看到背鰭筆直地伸到沉積物中。

  在挖掘的時候,德帕瑪漸漸明白了他眼前這一切的重要性。如果這個遺址如他所想,那就意味著他獲得了本世紀最重要的古生物學發現。

  德帕瑪在佛羅里達州的博卡拉頓長大,從小就對骨頭和骨頭背後的故事很著迷。他說:“在三四歲的時候,我就從視覺上看到了單個骨骼,以及它們是作為一個系統組合在一起時的優美。”

  德帕瑪的叔祖父安東尼是一位知名骨科醫師,他一直庇護著德帕瑪。“我每隔一個週末就去拜訪他,給他看我的最新發現,”德帕瑪說道。當他四歲的時候,德克薩斯州一家博物館的人給了他一塊恐龍骨頭碎片,他把它帶給了叔祖父。“他告訴我,骨頭上所有的小疙瘩、粗糙的結節和突起都有名字,骨頭也有名字,”德帕瑪說,“我被迷住了”。六七歲時,在和家人去中佛羅里達旅行時,他開始尋找自己的哺乳動物骨骼化石。這些化石可以追溯到冰河時代的哺乳動物。九歲時,他在科羅拉多州發現了自己的第一塊恐龍骨骼化石。

  高中時,德帕瑪利用暑假和週末為達尼亞海灘的格雷夫斯考古和自然歷史博物館收集化石,製作恐龍模型並安裝骨架。他把童年時期收集的化石借給博物館展出,但2004年,博物館破產,許多化石標本被送往一所社區大學,德帕瑪沒有文件證明他的所有權,而法院拒絕歸還他的化石,這些化石有數百個,大多被鎖在倉庫里,無法公開展示和享用。

  由於對自己的收藏品被“浪費式的管理不善”感到失望,德帕瑪採取了一些不同尋常的收藏做法。通常情況下,古生物學家會將標本的管理和照料工作交給保存它們的機構,但德帕瑪堅持讓他監督標本管理的合同條款,他從不在公共土地挖掘,因為他認為政府的繁文縟節過多,但是,沒有聯邦政府的支援,他必須自己承擔幾乎所有的費用,僅在地獄溪遺址的自付費用就達數萬美元。他通過為博物館、私人收藏家和其他客戶安裝化石、重建場景、鑄造和銷售複製品來幫助支付費用。

  有時候,父母也會提供點錢。“我勉強過得去,”德帕瑪說。“如果要在得到更多的PaleoBond(一種用來把化石粘在一起的昂貴液體膠水)和更換空調過濾器之間做出選擇,我選擇的是前者。”現在德帕瑪還是單身,和各種各樣的恐龍模型一起住在一套三居室的公寓里。“很難有工作之外的生活,”他說道。

  德帕瑪對自己研究藏品的控製是有爭議的。化石是一項大生意;富有的收藏家可以為一件稀有的標本支付數十萬美元,甚至數百萬美元。1997年,在蘇富比的一場拍賣會上,一隻昵稱為“蘇”的暴龍標本以830多萬美元的價格賣給了芝加哥的菲爾德自然歷史博物館,美國市場充斥著非法走私而來的化石。

  但在美國,在私人財產上收集化石是合法的,買賣和出口化石也是合法的。許多科學家認為這種交易對古生物學是一種威脅,呼籲重要的化石應該放在博物館里,不過,德帕爾瑪堅持認為,他保留了“兩個世界中最好的東西”,他將部分藏品存放在幾家非盈利機構,包括堪薩斯大學、棕櫚灘自然歷史博物館和佛羅里達大西洋大學;一些標本被暫時安置在不同的分析實驗室里進行檢測——所有的檢測都在他的監督下進行。

  2013年,德帕爾瑪發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇論文一度成為新聞。4年之前,他和野外助理羅伯特·菲尼在地獄溪發現了一枚奇怪的多結節骨化石,經鑒定是白堊紀鴨嘴龍尾巴上的兩塊融合的椎骨。德帕瑪認為這塊骨頭可能生長在一個異物周圍,並將異物包裹了起來。他把化石帶到堪薩斯州的勞倫斯紀念醫院,那裡的一位CT技術人員在午夜機器閑置的時候免費對化石進行了掃瞄,結果發現,結節內是一顆破碎的霸王龍牙齒;鴨嘴龍被霸王龍咬傷後逃走了。

  這一發現幫助推翻了古生物學家傑克·霍納重新提出的一個古老假說,即霸王龍只是一種食腐動物。霍納認為,霸王龍速度太慢,行動遲緩,手臂太細,視力太差,無法捕食其他動物。當德帕瑪的發現被國家媒體報導時,霍納將其斥為“猜測”,僅僅是“一個數據點”,他提出了另一種假設:霸王龍可能不小心咬到了一隻熟睡的鴨嘴龍的尾巴,以為它已經死了,然後當意識到自己的錯誤時就“後退”了,德帕瑪認為霍納的說法很荒謬。當時,他對《洛杉磯時報》說:“食腐動物不會在發現食物時,突然意識到它是活的。”後來霍納最終承認,霸王龍可能是在捕獵活的獵物。

  德帕瑪回憶起發現的那一刻。那年夏天早些時候,他取出的第一塊化石是一條1.5米長的淡水匙吻鱘,匙吻鱘至今還活著,它們有一個長長的骨質吻部,用來在渾濁的水中尋找食物,當德帕爾瑪拿出化石時,他在化石下面發現了一顆來自巨型海洋食肉爬行動物滄龍的牙齒。

  他很好奇,淡水魚和海洋爬行動物怎麼會在同一個地方出現,這裏在離最近的內海至少有幾公里(當時,一處被稱為“西部內陸海道”的淺水內海,從墨西哥灣一直延伸到北美的部分地區),第二天,他發現了一條寬60釐米的海魚尾巴,看上去像是被人從魚身上猛地扯下來一樣,通常來說,如果這條魚死了一段時間,它的尾巴就會腐爛、斷裂,但這塊化石幾乎完好無損。

  於是德帕瑪認為,它是在死亡時或死後不久從其他地方被運送過來的。就像滄龍的牙齒一樣,不知怎的,它最終離開了發源地大海,來到了數英里之外的內陸,德帕瑪說:“當我發現這一點時,我想,不可能,不可能是這樣的。”這些發現暗示了一個非同尋常的結論,他還沒有做好接受的準備,“當時我有98%的信心”。

  接下來一天,迪帕爾瑪注意到沉積物中保存著一個小“漣漪”。它的直徑約為8釐米,看起來像是一個隕石坑,是一個物體從天上掉進泥裡形成的。在以往的化石記錄中也有類似的現象,成因是冰雹落入泥濘的表面。當德帕爾瑪刨開淺坑的橫截面時,他在底部發現了一個東西——不是冰雹,而是一個白色的小球。

  這是一顆微玻隕石,直徑約3毫米,是古代小行星撞擊地球所產生的塵降物,繼續挖掘,他又發現了許多小坑,底部都有微玻隕石。玻璃經過數百萬年變成粘土,這些微玻隕石現在是粘土,但有些仍然有玻璃般的內核,他早先發現的微玻隕石可能是由水攜帶而來,但這些微玻隕石被困在它們墜落的地方——德帕瑪認為,這一定就是災難發生的那一天。

在一個半世紀的不懈搜尋中,科學家在KT界線層以下3米深的地層中幾乎沒有發現恐龍化石
在一個半世紀的不懈搜尋中,科學家在KT界線層以下3米深的地層中幾乎沒有發現恐龍化石

  “當我看到這些的時候,我就知道這不是普通的洪水沉積,”德帕瑪說,“我們不僅是在KT界線層附近——整個場地都是KT界線層!”通過對地層的測繪,德帕爾瑪推測,一股巨大的內陸湧浪淹沒了一個河穀,淹沒了他們所在的低窪地區,這可能是小行星撞擊引發海嘯橫掃西部內陸海道的結果。

  當水流變慢時,它在旅途中所捕獲的一切都堆積在水面上,然後很快被埋進淤泥中並保存下來:死去的和正在死去的生物,包括海洋生物和淡水生物;植物、種子、樹幹、根、毬果、鬆針、花和花粉;各種貝殼、骨頭、牙齒和卵;微玻隕石、衝擊礦物、微小的鑽石、富含銥的塵埃、灰燼、木炭和掛著琥珀的木頭。隨著沉積物的沉澱,玻璃微粒像雨點一樣落在泥裡,先是最大的,然後越來越小,直到像雪花一樣飄落。

  “整個KT事件都保存在這些沉積物中,”德帕瑪說:“有了這些沉積物,我們可以描繪出白堊紀大滅絕那天發生了什麼。”此前科學家從來沒有發現過像這樣的古生物遺址,如果德帕瑪的假說被證明是正確的,那麼這個遺址的科學價值將無比巨大。

  當沃爾特·阿爾瓦雷茨參觀這處遺址時,他驚呆了。“這確實是一個無與倫比的遺址,”他說道,並且表示“它無疑是迄今為止發現的最好的遺址之一,可以告訴我們撞擊當天發生了什麼。”

  化石床由幾十層薄薄的泥和沙組成。再往下逐漸演變成一個更混亂的沙礫帶,其中含有更重的魚類化石、骨骼和更大的微玻隕石,這一層之下是堅硬的砂岩表面,也就是該遺址的原始白堊紀基岩,大部分被洪水衝刷得很光滑。

  古生物學是一項令人抓狂的工作,其進展通常以毫米為單位。德帕瑪和助理魯迪·帕斯庫奇躺在烈日下,眼睛離土牆只有幾釐米遠,然後開始挖掘。

  德帕瑪偶爾會發現一些小型植物化石,包括花瓣、樹葉、種子、鬆針和樹皮碎片等。其中許多隻是泥土上的印痕,一暴露在空氣中就會裂開、剝落,他迅速地噴上PaleoBond,浸透化石,使其粘在一起。有時他會用另一個技術,在化石崩解之前把石膏倒上去,從而保存化石的圖案。

  接著,他發現了一片完美的葉子,旁邊還有一顆鬆果的種子——類似的發現已經很多,他又發現了三個小隕石坑,裡面有微玻隕石,他用刀片挖出了一小塊棕色骨頭——一個不到四分之一英吋長的下顎。他用手指捧著它,用放大鏡仔細端詳。

  “哺乳動物,”他說。“它被埋葬的時候已經死了”。幾週後,他在實驗室里確認這塊下顎可能屬於包括我們人類在內的靈長類動物的遠親。

德帕瑪的發現可能填補了化石記錄中的空白
德帕瑪的發現可能填補了化石記錄中的空白

  半小時後,德帕瑪發現了一根大羽毛。對他來說,這裏每天都是聖誕節。他用精準的動作把羽毛露出來。這是泥層上一個清晰的印痕,大概有33釐米長。“這是我的第9根羽毛,”他說,“在地獄溪發現的第一批羽毛化石。我認為這些是恐龍的羽毛,但還不確定。

  不過這些都是原始的羽毛,大多數都有一英呎長。地獄溪沒有這麼大,羽毛這麼原始的鳥類,更保守地說,這是一種已知的恐龍,很可能是獸腳亞目恐龍,也可能是迅猛龍。”他繼續挖著。“也許我們能找到這些羽毛所屬的猛禽,但我對此表示懷疑。這些羽毛可能是從很遠的地方飄來的。”

  德帕瑪挖出了一塊魚鰭化石的邊緣。後來證實,這條魚幾乎有1.8米長。德帕瑪探測了它周圍的沉積物,確定它的位置,以更好地取出來。當更多的魚化石出土後,我們可以清楚地看到,這條魚60釐米長的吻部已經折斷,可能是被洪水衝到水下時,撞到了沉在水中的南洋杉樹枝,德帕瑪還注意到,現場的每條魚都是張著嘴死去的,這可能表明它們是在充滿沉積物的水中窒息而死。

  越來越多的羽毛、樹葉、種子和琥珀被挖掘出來。德帕瑪甚至發現了一個哺乳動物的洞穴。後來他將洞穴包裹在沉積物中,完好無損地取了出來。通過對下顎化石的分析,他認為這是一種有袋類動物。也許它在小行星撞擊和洪水中倖存了下來,為了躲避冰冷的黑暗,在泥裡挖了個洞,然後就死了。

  在一塊琥珀里還保留有兩個撞擊顆粒,這是另一個裡程碑式的發現,因為琥珀保存了它們的化學成分。其他所有微玻隕石的元素暴露了數百萬年,都發生了化學變化。他還發現了許多美麗的藍絲黛爾石,一種與小行星撞擊有關的六方金剛石。當一顆小行星上的碳被劇烈壓縮,結晶成數萬億顆微小的顆粒,然後被噴到空氣中並向下飄落時,就形成了這種物質。

德帕瑪在遺址中採集的岩心樣品,該遺址可能保留著白堊紀末期小行星撞擊的地質記錄
德帕瑪在遺址中採集的岩心樣品,該遺址可能保留著白堊紀末期小行星撞擊的地質記錄

  漸漸地,德帕爾瑪逐漸拚湊出了這場災難的可能圖景。

  到洪水淹沒現場時,周圍的森林已經陷入火海,因為在現場發現了大量的木炭、燒焦的木頭和琥珀。海水到達時並不是純粹的波浪,而是一個強大的、翻滾的上升水體,充滿了迷失方向的魚類、植物和動物殘骸。德帕瑪推測,這些殘骸將隨著海水的放緩和退去而沉積下來。

  德帕瑪還列舉了現場的其他發現:幾個被淹沒的蟻巢,被淹死的螞蟻還在裡面,一些洞穴充滿了微玻隕石;一個可能的胡蜂洞穴;另一種哺乳動物的洞穴,有多條隧道和走廊;鯊魚的牙齒;大海龜的股骨;至少三種新魚類;一片巨大的銀杏葉和一種與香蕉關係很近的植物;十幾種新的動植物,等等。

  沉積物底部,在沉重的礫石和微玻隕石中,德帕瑪鑒定出了已知地獄溪構造中幾乎所有恐龍類群的破碎牙齒和骨骼,包括孵化遺蹟,還有此前被認為只有在遠低於KT界線層之下才能發現的翼龍。他發現了一個完整的,未孵化的含胚胎恐龍蛋,這是具有巨大研究價值的化石。這枚恐龍蛋和其他遺骸表明,在那個災難性的日子到來時,恐龍和其他主要爬行動物可能並沒有瀕臨滅絕。德帕瑪可能一舉解決了三米問題,填補了化石記錄的空白。

  在2013年的實地考察季節結束時,德帕瑪確信該遺址是由小行星撞擊引發的洪水造成的,但他缺乏確鑿的證據證明這就是6600萬年前的希克蘇魯伯撞擊。這一切也有可能是另一次發生在同一時間的小行星撞擊造成的。“非凡的發現需要非凡的證據,”德帕瑪說道。

  如果他發現的微玻隕石與來自希克蘇魯伯小行星的微玻隕石具有相同的地球化學性質,那麼他就有了強有力的證據。希克蘇魯伯微玻隕石礦床十分稀少;1990年發現的最好的化石來源是海地的一個小露頭,位於一條公路邊的懸崖上。

  2014年1月下旬,德帕瑪前往海地收集微玻隕石,並將其與地獄溪的微玻隕石一起送到加拿大的獨立實驗室,用相同的設備,同時對樣品進行分析。結果表明,二者具有近乎完美的地球化學匹配性。

  在德帕瑪取得發現後的最初幾年里,只有少數科學家知道這一切。其中一位是大衛•伯納姆,德帕瑪在堪薩斯大學的論文指導老師。伯納姆認為,德帕瑪的遺址至少會讓科學家們忙上半個世紀。

  2016年9月,德帕瑪在科羅拉多州舉行的美國地質學會年會上簡要介紹了這一發現。他只提到他在KT大洪水中發現的沉積物,裡面有玻璃液滴、受衝擊的礦物質和化石,他把這個地方命名為坦尼斯,以埃及古城命名。

  1981年的電影《奪寶奇兵》中曾提到坦尼斯是約櫃的安放之所。在真實的坦尼斯古城,考古學家發現了三種文字系統的銘文,就像羅塞塔石碑一樣,這些銘文在古埃及語的翻譯中起到了至關重要的作用,德帕瑪希望他的發現也能夠幫助解釋撞擊發生後的第一天發生了什麼。

  這次報告雖然內容有限,卻引起了一陣騷動。紐約石溪大學海洋與大氣科學學院教授柯克·科克倫回憶說,當德帕瑪展示他的發現時,觀眾們都驚訝得倒吸了一口冷氣。一些科學家對此持謹慎態度。史密森國家自然歷史博物館館長柯克·約翰遜對地獄溪地區很熟悉,自1981年以來一直在那裡工作。

  他說:“在那次講演之後,我非常懷疑,我認為這些是偽造的。”約翰遜一直在繪製地獄溪KT界線層的地圖。他指出,他的研究表明坦尼斯遺址至少在KT界線層以下13.7米,可能比KT層早10萬年。

  一位著名的西海岸古生物學家、KT事件的權威人士說:“我對這些發現持懷疑態度。他們以各種不同的方式在會議上提出了各種不同尋常的主張。他可能偶然發現了一些驚人的東西,但他又以小題大做而聞名。”他以德帕瑪關於達科塔盜龍的論文為例,指出文中的骨骼化石基本上是在同一個區域採集的,其中一些是恐龍化石,另一些則是海龜的一部分,而德帕瑪把它們放在一起作為同一個動物的骨骼。這位科學家還認為坦尼斯遺址過度保密,使外界科學家難以評估德帕瑪的說法。

  在美國地質學會的講演之後,德帕瑪意識到他的坦尼斯事件理論存在一個根本性的問題。小行星撞擊引發的海嘯即使以每小時160多公里的速度移動,也要花好幾個小時才能到達3200公里以外的遺址現場,然而,雨點般的微玻隕石本應該在撞擊後不到一小時就襲擊該地區,然而,微玻隕石似乎落入了一場活躍的洪水之中。

德帕瑪說,整個KT事件都保存在這些沉積物中,有了它們,我們可以描繪出白堊紀大滅絕那天發生了什麼
德帕瑪說,整個KT事件都保存在這些沉積物中,有了它們,我們可以描繪出白堊紀大滅絕那天發生了什麼

  時機完全錯了

  這不是古生物學的問題,而是一個地球物理學和沉積學的問題。德帕瑪的合作者揚·斯密特是一位沉積學家,另一位與他共享數據的研究人員馬克·理查茲是華盛頓大學的地球物理學家。他們在計算之後意識到,小行星撞擊引發的海嘯來得太遲,無法捕捉到落下的微玻隕石;由於移動距離太遠,海浪也會急劇減弱,無法解釋坦尼斯水位上漲了10米的原因。

  他們提出,這種波可能是由一種奇特的現象引起的,即“假潮”。在大地震中,地面的震動有時會導致池塘、游泳池和浴缸裡的水來回晃動。理查茲回憶稱,2011年日本地震發生後30分鍾,在絕對平靜、海嘯無法到達的的挪威峽灣里,產生了奇異的1.5米高的假潮。

  理查茲此前曾估計,KT小行星撞擊所造成的全球地震可能比人類歷史上所經曆的最大地震要強1000倍。他由此估算出強烈的地震波會在撞擊後6分鍾、10分鍾和13分鍾到達坦尼斯遺址(不同類型的地震波以不同的速度傳播)。劇烈的震動足以引發強烈的地震,幾秒鍾或幾分鍾後,第一批微玻隕石就會開始下落。

  隨著假潮的進進出出,微玻隕石繼續下落,一層又一層的沉積物將這些微玻隕石封住。簡而言之,坦尼斯遺址並不是形成於撞擊後的第一天,而是可能記錄了撞擊的第一個小時。這一假設如果是真的,那該遺址將比之前認為的更加不可思議。地球歷史上最重要的60分鍾的精確地質記錄在幾千萬年後仍然存在,這實在令人難以置信。如果坦尼斯離撞擊點更近或更遠,這一美麗的時間巧合就不可能發生。這就像一段記錄在精細岩層中的高清視頻,曆經滄海桑田後又呈現在人類眼前。

德帕瑪和助手正在用石膏保存化石痕跡
德帕瑪和助手正在用石膏保存化石痕跡

  6600萬年前的一天,地球上的生命幾乎都走到了盡頭。那次撞擊之後的世界要簡單得多,當陽光終於衝破陰霾,它照亮的是一片地獄般的景觀。海洋空空如也,大地上漂浮著火山灰。森林被燒焦。由於溫室效應的作用,寒冷變成了酷熱。生命主要由海藻席和真菌組成。撞擊之後的數年里,陸地上除了蕨類之外幾乎沒有其他植物覆蓋。鬼鬼祟祟、像老鼠一樣的哺乳動物生活在陰暗的下層植被中。

  然而,生命最終以新的形式出現,並再次繁盛。白堊紀—第三紀滅絕事件之所以繼續吸引著科學家的興趣,很大程度上是因為它給地球留下了一個生存的哲學提醒,在小行星撞擊地球之前的上億年間,哺乳動物數量很少,只能在恐龍腳邊倉皇逃竄。

  但當恐龍滅絕時,哺乳動物獲得了自由。在接下來的時代里,哺乳動物經曆了適應性輻射的爆發,演化成各種各樣令人眼花繚亂的生命形式,從微小的蝙蝠到巨大的雷獸,從馬到鯨,從可怕的原始肉食哺乳動物到超大腦容量的靈長類,後者演化出了可以抓握的手,和能夠看透時間的思維能力。

  “我們可以將人類的起源追溯到那次事件,”德帕瑪說,“置身這個遺址,你會感覺親臨現場,親眼目睹當時的一切,與那一天建立關聯,這是一件很特別的事情。這是白堊紀的最後一天,往上一層就是第二天,就是古新世,那是哺乳動物的時代,我們人類的時代。”(任天)

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