想象一下,在6600万年前的某个晚上,你站在北美的某个地方仰望天空,你很快就能发现一颗很像星星的东西,如果你观察一两个小时,会发现这颗星星的亮度不断增加,而几乎没有移动位置,最后你会发现,它并不是一颗恒星,而是一颗小行星,正在以每小时7.2万公里的速度撞向地球。
60小时后,小行星撞上了地球。
大气层炸开了一个洞,空气被压缩并剧烈加热,同时产生超音速冲击波,这颗小行星撞击了今天墨西哥尤卡坦半岛附近的浅海。
那一刻,白垩纪结束,古近纪开始了。
几年前,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家使用当时世界上最强大的计算机之一,所谓的“Q机”,来模拟这次撞击的影响,结果显示,在撞击地球的两分钟内,这颗至少有9.6公里宽的小行星砸出了一个大约29公里深的陨石坑,并将25万亿公吨的碎屑抛入大气层。
想象一颗小石子丢到池塘里的情景,然后再放大到行星尺度上。当地壳反弹时,一座比珠穆朗玛峰还高的山峰短暂出现,撞击所释放的能量是广岛原子弹的十亿倍以上,但这件事看起来一点也不像具有标志性蘑菇云的核爆炸。

相反,小行星的最初爆裂形成了巨大的熔融物质喷射物,从大气中喷出,其中一些呈扇形散布到北美,大部分物质的温度是太阳表面温度的好几倍,一千多公里内的一切都被点燃,此外,地表岩石被快速加热融化溅起,向外扩散,形成无数炽热的玻璃陨石,覆盖了西半球。
一些喷出物脱离了地球的引力,进入了围绕太阳的不规则轨道,在数百万年的时间里,这些物质的一部分到达了太阳系的其他行星和卫星,火星上出现了许多这种碎片——就像在地球上发现被远古小行星撞击到高空的火星碎片一样。
有大量撞击碎片可能落在了土卫六“泰坦”、木卫二“欧罗巴”和木卫四“卡利斯托”上,数学模型显示,这些漂浮的碎片中至少有一部分仍然含有活的微生物。因此,这颗小行星可能在整个太阳系播下了生命的种子,尽管它蹂躏了地球上的生命。
那颗小行星在撞击之后蒸发了。它的物质与蒸发的地球岩石混合在一起,形成了一股炽热的烟柱,在坍缩成白炽尘埃柱之前,这股烟柱一直延伸到月地距离的一半。
计算机模型显示,在撞击点2400公里范围内的大气由于碎片风暴而变得炽热,引发了巨大的森林火灾,当地球旋转时,空气中的物质聚集在地球的另一边,在那里坠落并点燃了整个印度次大陆,对最终覆盖地球的火山灰和煤烟层的测量表明,大火吞噬了全球约70%的森林。
与此同时,撞击造成的巨大海啸席卷墨西哥湾,撕裂了海岸线,有时会将数百米的岩石碎片推到内陆,然后又把它们吸回深海,留下石油工人在深海钻探过程中有时会遇到的杂乱沉积物。
破坏才刚刚开始。

科学家通过计算机模型、岩屑层的实地研究、化石和微化石,以及许多其他线索对灭绝速率进行估计,但仍然对许多细节争论不休。
总体来看,这是一场毁灭性的撞击。
撞击产生的灰尘和煤烟使阳光无法照射到地球表面长达数月之久。光合作用几乎完全停止,大部分陆地植物和海洋浮游植物死亡,这导致大气中的氧气含量骤降,大火熄灭后,地球陷入了一段寒冷时期,甚至可能是深度冻结,地球海洋和陆地的食物链都崩溃了,大约75%的物种灭绝,超过99.9999%的生物死亡,碳循环停止。
地球本身变得不适合生命生存。当小行星撞击地球时,石灰岩层蒸发,向大气中释放出一万亿吨二氧化碳、一百亿吨甲烷和一亿吨一氧化碳;这三种都是强大的温室气体。撞击还使硬石膏岩石蒸发,将10万亿吨硫化物喷射到高空。硫与水结合形成硫酸,然后以酸雨的形式落下。酸雨的威力可能足以使任何存活下来的植物叶子脱落,并使土壤中的养分流失。
今天,小行星撞击所沉积的碎片、灰尘和烟灰层以一道黑色条纹保存在地球沉积物中,厚度和一本笔记本相当。这就是KT界线层,标志着白垩纪和第三纪的分界线(现在第三纪已经被重新定义为古近纪,但“KT”一词仍然保留)。在白垩纪晚期,大范围的火山活动向大气中喷出大量的气体和尘埃,空气中二氧化碳的含量远远高于我们现在呼吸的空气,当时盛行热带气候,地球上可能完全没有冰,然而,科学家对当时的动植物知之甚少,他们一直在寻找尽可能靠近KT界线层的化石沉积物。
古生物学中一个重要谜团是所谓的“三米问题”。
在一个半世纪的不懈搜寻中,科学家在KT界线层以下3米深的地层中几乎没有发现恐龙化石,KT界线层本身就代表着数千年的历史,因此,许多古生物学家认为恐龙早在小行星撞击地球之前就已经走向灭绝,原因可能是火山爆发和气候变化,其他科学家反驳称,“三米问题”仅仅反映了找到化石有多难,他们坚持认为,科学家迟早会发现离毁灭时刻更近的恐龙。
地球生命史上最重要问题之一的答案就被锁定在KT界线层中。如果你像许多生物学家一样,把地球看作一个活的有机体,那么白垩纪晚期的这颗小行星就像一颗子弹一样,使地球几乎死去,破译当天发生的事情不仅对解决三米问题至关重要,而且对解释我们作为一个物种的起源也至关重要。
德帕玛(右)和他的助手帕斯库奇在发掘现场
罗伯特·德帕玛是一位默默无闻的古生物学家,现在是美国堪萨斯大学的博士生,他在没有任何机构支持,也没有任何合作者的情况下,在北达科他州的小城鲍曼发现了一处化石遗址。
该遗址是美国中西部的地狱溪地质构造的一部分,在北达科他州、南达科他州、蒙大拿州和怀俄明州的部分地区,地狱溪地质构造露出了地表,其中包含了一些世界上最古老的恐龙化石层,在撞击发生的时候,地狱溪的景观由潮湿的亚热带低地和沿着内陆海岸的泛滥平原组成。这片土地上充满了生命,而且具有非常适合形成化石的条件,季节性的洪水和蜿蜒的河流可以迅速掩埋死去的动植物。
恐龙猎人在19世纪末首次发现了这些丰富的化石层。1902年,纽约美国自然历史博物馆的著名恐龙猎人巴纳姆·布朗在这里发现了第一只霸王龙,引起了世界轰动,一位古生物学家估计,在白垩纪时期,地狱溪存在着大量的霸王龙,它们就像塞伦盖蒂草原上的鬣狗,这里也是三角龙和鸭嘴龙的家园。
地狱溪构造的形成横跨白垩纪和古近纪,至少在半个世纪前,古生物学家就知道当时发生过一次灭绝,因为恐龙化石都是在KT层之下发现的。这不仅适用于地狱溪,也适用于世界其他地方。在许多年里,科学家一直认为白垩纪—第三纪大灭绝不是什么大谜团:数百万年的火山活动、气候变化和其他事件逐渐杀死了许多生命形式。
但是,在20世纪70年代末,一位名叫沃尔特·阿尔瓦雷茨的年轻地质学家和他的父亲,诺贝尔奖得主、核物理学家路易斯·阿尔瓦雷茨发现,KT界线层中具有地球稀有的铱元素,而且含量异常地高。

他们提出,很可能是一颗巨大的小行星撞击地球引发了大规模灭绝,而KT界线层就是那次事件的碎屑,大多数古生物学家拒绝接受这个观点,但随着岁月的流逝,支持的证据越来越多,直到1991年,一篇论文宣布了确凿的证据,研究者在尤卡坦半岛发现了一个陨石坑,它的年龄合适,大小合适,地球化学特征也合适,一切都表明是小行星导致了全球性的灾难,陨石坑和小行星被命名为希克苏鲁伯,以靠近陨石坑中心的一个玛雅小镇命名。
1991年那篇论文的作者之一大卫·克林对撞击的破坏性感到震惊,以至于他后来积极呼吁建立一个识别和消除威胁性小行星的系统。“以下说法是毫无疑问的:地球将再次被一颗希克苏鲁伯大小的小行星撞击,除非我们改变它的方向,”他说,“即使是一块300米大小的岩石也会终结全世界的农业。”
2010年,来自多个科学领域的41名研究人员在一篇具有里程碑意义的科学文章中宣布:一颗巨大的小行星撞击地球导致了这次灭绝,问题似乎得到了解决,但反对这一观点的呼声依然很高,该假说面临的主要矛盾是大规模的德干暗色岩火山爆发。
这次爆发向大气中喷射了大量的硫和二氧化碳,导致气候变化。喷发开始于小行星撞击之前,并在撞击之后继续,持续了数十万年,这是地球历史上规模最大规模的火山喷发之一,将近130万平方公里的地球表面掩埋在1.6公里深的熔岩中,支持者辩称,KT界线层下方3米的空隙,证明了在小行星撞击地球时,大规模灭绝正在进行之中。
2004年,当时22岁的古生物学本科生德帕玛开始在地狱溪地层中一处小遗址挖掘,这里曾经是一个池塘,沉积物由非常薄的沉淀物层组成。通常,一个地质层可能代表数千年或数百万年,但德帕玛指出,每一层沉积物都是在某一次暴风雨中形成的。
“我们可以看到树上什么时候发芽,”他说,“我们可以看到柏树在秋天落下针叶。我们可以实时体验这些过程。”仔细观察这些岩层就像在翻阅一本古代史书,书中薄薄的一页就记载了几十年的生态学。德帕玛的指导老师、已故的拉里•马丁敦促他寻找一个类似的遗址,但其地层要更接近KT界线层。
2012年,德帕玛在寻找新的池塘沉积物时,听说一位私人收藏家在北达科他州鲍曼附近的牧场上偶然发现了一块不寻常的土地(地狱溪的大部分土地都是私人所有,牧场主会把开采权卖给任何愿意支付可观报酬的人,包括古生物学家和商业化石收藏者),2012年7月,收藏家带德帕玛参观了这个地方,并且欢迎他前来发掘。
德帕玛发现的一块鱼鳍化石
一开始德帕玛非常失望,他希望找到和他之前挖掘过的一样的地方:一个古老的池塘,有着细粒度的化石层,跨越许多季节和年份,但这个地方正好相反,所有东西都是在一次洪水中沉积下来的,不过,当德帕玛环顾四周时,他看到了希望,洪水迅速将一切淹没,因此标本保存得很好,他发现了许多完整的鱼,这在地狱溪的地层中十分罕见,他觉得如果小心处理的话,就能把它们完整地捞出来,德帕玛同意按他在那里工作的每个季节付给牧场主一定的报酬。
第二年7月,德帕尔玛回来对遗址进行了初步挖掘。他开始铲去发现鱼化石所在地方上面的土层。这种“覆盖层”通常是在化石动物生活年代很久之后沉积下来的物质,不会引起古生物学家的兴趣,而且通常被丢弃。但是,德帕玛注意到,这些土层中有灰白色的斑点,看起来像沙粒,但在放大镜下,这些斑点呈微小的球状和细长的水滴状。“我想,天哪,这些看起来像微玻陨石!”德帕玛回忆道。
微玻陨石是一种玻璃微粒,当熔融的岩石被小行星撞击后溅到空中,凝固后落回地球时形成的,该遗址似乎含有数以百万计的微玻陨石。
当德帕玛小心翼翼地挖掘时,他开始发现一系列不同寻常的化石,它们都非常精致,保存得非常好。里面有交错纠缠的植物,有成片的原木,鱼被困在柏树的树根之间,树干上挂满了琥珀。

一般而言,大多数化石最终都会被上覆岩层的压力压扁,但这里的化石都是三维的,包括鱼类在内,它们在同一时刻被包裹在沉积物中,而沉积物刚好起到了支撑作用。你可以看到鱼的皮肤,看到背鳍笔直地伸到沉积物中。
在挖掘的时候,德帕玛渐渐明白了他眼前这一切的重要性。如果这个遗址如他所想,那就意味着他获得了本世纪最重要的古生物学发现。
德帕玛在佛罗里达州的博卡拉顿长大,从小就对骨头和骨头背后的故事很着迷。他说:“在三四岁的时候,我就从视觉上看到了单个骨骼,以及它们是作为一个系统组合在一起时的优美。”
德帕玛的叔祖父安东尼是一位知名骨科医师,他一直庇护着德帕玛。“我每隔一个周末就去拜访他,给他看我的最新发现,”德帕玛说道。当他四岁的时候,德克萨斯州一家博物馆的人给了他一块恐龙骨头碎片,他把它带给了叔祖父。“他告诉我,骨头上所有的小疙瘩、粗糙的结节和突起都有名字,骨头也有名字,”德帕玛说,“我被迷住了”。六七岁时,在和家人去中佛罗里达旅行时,他开始寻找自己的哺乳动物骨骼化石。这些化石可以追溯到冰河时代的哺乳动物。九岁时,他在科罗拉多州发现了自己的第一块恐龙骨骼化石。
高中时,德帕玛利用暑假和周末为达尼亚海滩的格雷夫斯考古和自然历史博物馆收集化石,制作恐龙模型并安装骨架。他把童年时期收集的化石借给博物馆展出,但2004年,博物馆破产,许多化石标本被送往一所社区大学,德帕玛没有文件证明他的所有权,而法院拒绝归还他的化石,这些化石有数百个,大多被锁在仓库里,无法公开展示和享用。
由于对自己的收藏品被“浪费式的管理不善”感到失望,德帕玛采取了一些不同寻常的收藏做法。通常情况下,古生物学家会将标本的管理和照料工作交给保存它们的机构,但德帕玛坚持让他监督标本管理的合同条款,他从不在公共土地挖掘,因为他认为政府的繁文缛节过多,但是,没有联邦政府的支持,他必须自己承担几乎所有的费用,仅在地狱溪遗址的自付费用就达数万美元。他通过为博物馆、私人收藏家和其他客户安装化石、重建场景、铸造和销售复制品来帮助支付费用。
有时候,父母也会提供点钱。“我勉强过得去,”德帕玛说。“如果要在得到更多的PaleoBond(一种用来把化石粘在一起的昂贵液体胶水)和更换空调过滤器之间做出选择,我选择的是前者。”现在德帕玛还是单身,和各种各样的恐龙模型一起住在一套三居室的公寓里。“很难有工作之外的生活,”他说道。
