一个恐龙在末世（在末日的尘埃下）

出品：科普中国

制作：廖俊棋（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士生 美国耶鲁大学地质与地球物理系访问学者）

监制：中国科学院计算机网络信息中心

恐龙是生命演化史上极为精彩的一章，它们演化出各式不同的形貌来适应环境，有些身披铠甲、有些头顶犄角、有些硕大无朋、更有些凶狠无比。它们统治地球长达1.6亿年，却在6600万年前的某个意外之中，退出了地球的舞台，仅剩下鸟类最为唯一的后裔存活至今。而与它们曾经同时期生活的不少动物，如空中的翼龙，海中的蛇颈龙、沧龙等海生爬行动物，也都随着这个事件销声匿迹。根据科学家们推算，在这场大灭绝事件中，全球有超过75%的物种都被一扫而空。

恐龙演化出丰富多彩的生命形态(图片来源: https://www.pinterest.jp/pin/422001427579859253/?lp=true)

关于恐龙如何灭绝的，曾经是一个难以解决的科学问题，许多科学家们都提出了不同的假说，包括全球范围的传染病、脑部萎缩、甚至是缺乏性生活等等。到了上世纪70年代，大规模的火山爆发成为主流学说，但此一学说在1980年代又受到了新的挑战。

有对姓为阿尔瓦雷兹(Alvarez)的父子在意大利的地层中发现，丰富的“铱”元素正好出现在恐龙消失的交界处。这种元素在地球非常罕见，因此他们推断这是有地外的星体坠落撞击所带来的。为了检验这个假说，他们甚至到丹麦、新西兰等地去采集样本，而结果都证明当时确实全球范围内都有这种罕见元素的富集。

在恐龙灭绝交界上的铱元素(图片来源: https://sciencenonfiction.org/2015/06/11/the-mysterious-death-of-

天降小行星造成恐龙灭绝的说法在当时引起了轩然大波，同时也带来冷嘲热讽。毕竟，这个故事听起来也实在太玄乎。

一转眼，又是10年过去，科学家们终于在上世纪90年代找到了证明小行星撞击过地球的大坑，这个坑存在于墨西哥，直径超过180公里。小行星撞击说，也成为了恐龙灭绝原因的主流学说。而随着科学家们锲而不舍的努力调查，我们现在甚至能还原出恐龙末日发生的几秒钟内到后续连续几年内所接踵而来的各种连锁灾难事件。

撞击现场: 地面溶解、怪物级海啸、森林大火

△视频来源：BBC纪录片《恐龙灭绝的那一天》

据推测，这颗毁天灭地的陨石来自火星和木星之间的小行星带，整颗星几乎全由金属构成，直径大约12公里，重量预估超过2.5兆吨(1兆相当于1后面有12个0)！

在重力的影响下，它撞击地球时的时速高达每小时10万公里，因此在地面爆出了直径180公里，深度25公里的大坑。而这场撞击的威力，更是相当于210亿颗广岛核弹的总和！

在如此的威力之下，这颗小行星也在撞击到地球的瞬间粉碎殆尽了。

陨石撞击融化了岩石，并掀起滔天巨浪。(图片来源: 〔1〕)

小行星虽然灰飞烟灭了，但真正的灾难才刚刚开始。

在这次的撞击之下，毁灭的不只是小行星自身，在极度高温及高压之下，地面的岩石也随之溶解甚至汽化，并弹射到大气层之中，而这些冲上云霄的熔岩及气体多达25兆吨，这个天文量级的巨变，对后续整个地球的环境及气候造成的严重的影响。而根据墨西哥这个陨石坑探勘的结果，发现撞击地面后的反作用力甚至让周边地面在短短几分钟内就让熔岩堆栈出15公里高的山脉。

△陨石撞击在墨西哥的尤卡坦半岛上(图片来源: https://en.wikipedia.org/wiki/Cretaceous–Paleogene_boundary#/media/File:Yucatan_chix_crater.jpg)

撞击也在周边的海湾掀起巨浪，在事发现场的墨西哥，短短几秒钟内掀起了1.5公里高的海啸。无情的巨浪吞没了一切勉强活过第一波撞击的周遭生灵，随后能量又继续传递，在接下来的几天内，全球的海滩都遭遇怪物般海啸的无情吞噬。海啸传导到世界各地也许还要几天，但在3000公里外的某个远古河岸边，却面临了另一场严峻的考验。

世界范围: 天空下起玻璃球、内陆湖海掀起巨浪

在美国的北达科他州(North Dakota)的荒漠之中，科学家意外发现了陨石撞击后的“犯罪现场”。原先有许多团队都在这片荒漠之中研究鱼类，并认为这里是个内陆湖泊，但近来他们却意外发现，这些鱼类的鳃之中卡了许多小砾石大小的玻璃陨石珠子。这些玻璃珠子来自墨西哥大撞击之后，熔岩弹射到空中之后硅化物的熔岩形成水滴状落下，这在墨西哥的撞击现场也有大量发现，是小行星曾经造访地球的证据之一。也就是说，在陨石撞击后，全球各地开始降下小却炽热的成吨玻璃球雨滴，而这也证明了这些鱼化石是死于陨石撞击后的几小时内。

蓝色部分为鱼鳃，绿色及青色的小球为致命的玻璃雨滴。(图片来源: 〔2〕)

此外，科学家们还发现，这里不只有鱼类，还有一些植物的树干，它们都朝向同一个方向，代表它们不是在湖泊中自然死亡，而是被一场巨浪冲了过来。随后，还在这个地层中找到如三角龙等陆地生物的残骸，此外也找到一些海中的鱼类。这些证据的出现，更加表明这里并不是一个内陆湖，而是一个靠近出海口(当时的美国被一个内陆海分裂成东、西两部分)的河岸边，受到陨石撞击的影响而掀起了滔天巨浪，让这些无论是陆上、河中、海里的生物都被巨浪吞噬而埋没在一起，并被厚厚的沙泥覆盖住。不过虽然都是巨浪，但这里的巨浪却不是撞击处传过来的海啸。

鱼类及树干都朝向同一方向死亡。(图片来源: 〔2〕)

在墨西哥的撞击融化了4万立方公里的岩石，这些熔岩以时速3万6千公里被弹射到大气层之中，某些甚至就沿路飞出地球，至今还在木星周边旅行。而其余保留在大气层的熔岩在撞击后的13分钟至25分钟内就形成玻璃雨滴，拍打在这个星球的动物及植物之上。这些小玻璃直径虽然仅有1毫米，但它们撞击到动植物时的时速却可高达3万6千公里，甚是令许多植物开始起火燃烧，演变为森林大火的态势。而这场致命的玻璃雨，一下就是两个小时。

当天空下起了玻璃雨。(图片来源: 〔1〕)

前面提到，在这片区域的鱼化石的鱼鳃中找到了许多这种玻璃球，代表这场淹没北美的巨浪发生在玻璃雨之后，这些鱼先经历了玻璃雨才被冲到陆上。但另一方面，这场巨浪距离这场雨也不会太久，否则就无法在化石中保留这么丰富的玻璃球。因此，科学家们推断这个巨浪应该在撞击后的2小时左右就发生了。但是，这里距离撞击中心有3000公里，如果是撞击的海啸过来，那么需要18个小时。因此，科学家认为，这次的巨浪是另一种叫做“假潮(seiche)”的机制所引发。它就像在一个碗中装水，如果碗发生了震动，水面也会掀起波纹，因此海啸虽然来不及传过来，但撞击所发生的地震已经让这里的河流及内陆海波涛汹涌。

10米高的“假潮”巨浪席卷大陆。(图片来源: 〔1〕)

但如果你以为这些就是造成多数恐龙灭绝的主因，那就太瞧不起这些经历地球1.6亿年的王者们了。这些灾难的确可以迅速对世界各地许多生物群造成重创，但真正把这些爬行动物赶出历史舞台的，还是接下来连年的恐怖事件。

撞击之后: 雾霾遮天蔽日、全球连年严寒

国际科研团队从2016年以来就不断在墨西哥的小行星撞击现场进行调查，他们惊人地发现，这颗小行星撞在了一块“风水宝地”上，才最终导致了恐龙的灭绝。

从撞击坑钻孔采集的岩石样本(图片来源: 〔1〕)

在陨石撞击处采集到的样本中，可以发现大量含碳的地层，这就代表这个墨西哥的海湾其实曾经是片森林，因为这次撞击，1500公里范围内的树木瞬间燃烧殆尽，因此才有这层碳的埋藏。但这还不是全部，在这层碳之上还有第二层同样充满碳的埋藏，这可能象征了当时杨起的玻璃雨在全球都造成了森林大火，延续几个月甚至数年之久，而这些燃烧的煤烟就进入大气之中，最后缓缓降落变成这第二层的碳。

全球范围的森林大火(图片来源: 〔1〕)

除了砸在森林上造成有机物大片燃烧以及进一步导致全球大火外，科学家还发现这里的地层底下还埋有大量的石膏。这些石膏在撞击过程会产生大量的二氧化碳及硫。这些硫在第一时间到了空中形成酸雨，短短几天内，全球降下了400亿吨以上的酸雨，大量改变海洋环境，杀死许多海洋生物。而更可怕的是形成二氧化硫后留在空中的气体以及森林大火产生的煤烟。这些物质停留在大气层之中遮蔽了阳光，这个过程长达数月甚至数年，导致全球的植物和藻类因为无法进行光合作用而大量死亡，全球的生态系统因此瓦解。

而根据科学家的模型“乐观的”推算，这些排到空中的二氧化硫能在接下来的3~16年内让全球温度下降15~30度，进入全面寒冬的状态，并且要30年才能恢复。前面说过，这已经是“乐观的”推算，也就是实际情况可能比这个更加糟糕。

在前面那些灾难中幸存的恐龙，接下来要面对的是连年的严寒和饥饿。(图片来源: 〔1〕)

先是突如其来的大火，然后全球暗无天日，植物死亡导致植食的恐龙也开始饿死，最后如霸王龙这样的霸主也只能在饥寒交迫下退出了生命史的舞台。而科学家们还发现，其实这颗小行星如果稍微早一点或晚一点“撞”向地球，也许就相差几分钟，它就会掉入太平洋或大西洋之中，届时虽然也会有海啸等等，但也许就不会造成玻璃雨、森林大火、二氧化硫等等连锁效应。只能说，恐龙的运气真的太差了!

(图片来源: https://kknews.cc/science/2a4yby.html)

参考文献:

1. Antje Gerd Poulsen (2020). New discoveries disclose the dinosaurs’ dying days: Doomsday moment by moment. Science Illustrated: 24-35.
2. Depalma, Robert A.; Smit, Jan; Burnham, David A.; Kuiper, Klaudia; Manning, Phillip L.; Oleinik, Anton; Larson, Peter; Maurrasse, Florentin J.; Vellekoop, Johan; Richards, Mark A.; Gurche, Loren; Alvarez, Walter (2019). "A seismically induced onshore surge deposit at the KPG boundary, North Dakota". Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (17): 8190–8199.
3. Kaiho, K., & Oshima, N. (2017). Site of asteroid impact changed the history of life on earth: the low probability of mass extinction:. Scientific Reports, 7(1), 14855.
4. Kaiho, K., Oshima, N., Adachi, K., Adachi, Y., Mizukami, T., & Fujibayashi, M., et al. (2016). Global climate change driven by soot at the k-pg boundary as the cause of the mass extinction. Scientific Reports, 6, 28427.
5. Morgan, J. V., Gulick, S. P., Bralower, T., Chenot, E., Christeson, G., & Claeys, P., et al. (2016). The formation of peak rings in large impact craters. Science, 354 (6314), 878-882.

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