過去和未來

文/李　淼

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過去和未來

文/李淼

近年來災難頻繁發生，地震、海嘯、大干旱，甚至連牛頓研究《圣經》得出的數字2060都被人們翻出來炒冷飯。從很長的時間尺度上來看，大災難，大到和六千五百萬年前使得恐龍徹底滅絕的那場被稱為K-T滅絕事件（白堊紀第三紀物種滅絕）一樣的災難在未來都有可能發生，那時可能是《2012》中的大洪水淹沒整個地球，也可能是核冬天的降臨，也可能是火山爆發引起的玄武巖熔漿的大面積覆蓋，特別是最后一項，地球上至少發生過11次。

物種滅絕自地球上存在生物以來發生過很多次，有規模大的，也有規模小的。最大的物種滅絕有五次。上一次，六千五百萬年前，白堊紀末，恐龍滅絕，75%的物種滅絕，但恐龍的滅絕給哺乳動物的發展帶來了機會；再上一次，兩億五百萬年前，三疊紀到侏羅紀之間，48%屬滅絕，包括祖龍和獸孔目，大多數兩棲動物滅亡，而恐龍得到發展的空間；兩億五千一百萬年前，二疊紀—三疊紀滅絕事件，這是最大的一次滅絕事件，又叫大滅絕，83%屬滅絕，含有脊椎動物、昆蟲和植物；三億七千萬年前，晚期泥盆紀滅絕事件，70%種滅絕，可能持續了兩千萬年；四億五千萬年前，奧陶紀和志留紀滅絕事件，57%屬滅絕。對我們來說，最有名的滅絕事件是白堊紀第三紀物種滅絕，這次物種滅絕和人類最終出現有直接關系。

恐龍完全消失，哺乳動物得以大發展。所以，物種滅絕看上去非?？膳拢瑓s也是生物進化的重要條件之一。地質上，在白堊紀與第三紀的地層之間，有一層含銥的黏土層叫K-T界線，恐龍的化石只能在這個界線的下面發現。這次滅絕事件很可能是彗星和小行星撞擊地球引起的，也可能是長時間的火山爆發引起的，或者兩者并存，前者是引起后者發生的原因。小行星撞擊使得大量灰塵進入大氣層，降低植物的光合作用，改變地球的生態環境和食物鏈。雜食性、食蟲性以及食腐動物在這次滅絕事件中存活多，說明它們較少受到食物鏈被破壞的影響。在這次事件發生之前，哺乳類動物體型大多很小，接近老鼠的大小，這是它們得以存活的原因之一。

五次大規模物種滅絕中的最大的一次是二疊紀—三疊紀滅絕事件，地球上70%的陸地脊椎動物消失，96%的海洋生物消失，昆蟲大量滅絕。造成這次超大規模滅絕的原因可能是缺氧。導致事件發生的原因還是小行星撞擊地球或連續火山爆發，或海平面變化。

前面已經談到一起物種滅絕事件的一些原因，還有更多的理論。物理學家對毀滅原因的研究做了很多貢獻。例如，諾貝爾物理學獎獲得者路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨（因發現很多基本粒子共振態獲獎）和他的兒子以及其他一些物理學家研究了K-T地層，發現銥的含量超過正常標準，類似銥這些元素叫親鐵元素，大部分沉入地核。為什么在K-T地層中銥的含量如此豐富？他們推測，在一億六千萬年前，一顆直徑160千米的叫巴普提斯蒂娜的小行星被另一顆小行星撞碎，一些碎片進入地球公轉軌道，其中一個直徑10千米的碎片在六千五百萬年前撞擊了墨西哥猶加敦半島，形成?？颂K魯伯隕石坑。這次撞擊造成大量灰塵進入大氣層，遮蔽陽光達一年之久，接下來的一系列后果導致植物消失，使得食草類動物和掠食性動物滅亡。

另一組物理學家，包括皮特·赫特（PietHut）、馬克·戴維斯（MarcDavis）覺得，最近十次物種滅絕明顯帶有周期性，周期是兩千六百萬年。他們提出一種叫“死亡之星”的理論，在該理論中，太陽有一顆遙遠的伴星，叫Nemesis（希臘復仇女神的名字）。這顆伴星距離太陽大約一光年遠，這個距離和太陽系中的彗星云最遠的距離差不多。伴星圍繞太陽運動，周期大約是兩千六百萬年。每當這顆伴星運行到它的近日點時，由于引力的作用，彗星云受到很大影響，一些彗星和小行星進入內行星系統，造成撞擊地球事件大量增加。死亡之星理論得到一定程度上的證據支持，例如過去四億年內月球環形山的形成率似乎支持這個理論。這個理論也遭到理論上的挑戰，例如，如果它的軌道有一光年之大，那么軌道一定受到附近的恒星的影響變成不穩定，或者軌道的周期性出現問題。而數值計算表明，沒有這些問題。物種毀滅事件的地理、氣候原因也許是復雜的，但背后肯定會有令人驚奇的物理或天文學原因。