過去和未來

文/李　淼

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過去和未來

文/李淼

近年來災(zāi)難頻繁發(fā)生，地震、海嘯、大干旱，甚至連牛頓研究《圣經(jīng)》得出的數(shù)字2060都被人們翻出來炒冷飯。從很長的時(shí)間尺度上來看，大災(zāi)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(jì)第三紀(jì)物種滅絕）一樣的災(zāi)難在未來都有可能發(fā)生，那時(shí)可能是《2012》中的大洪水淹沒整個(gè)地球，也可能是核冬天的降臨，也可能是火山爆發(fā)引起的玄武巖熔漿的大面積覆蓋，特別是最后一項(xiàng)，地球上至少發(fā)生過11次。

物種滅絕自地球上存在生物以來發(fā)生過很多次，有規(guī)模大的，也有規(guī)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(jì)末，恐龍滅絕，75%的物種滅絕，但恐龍的滅絕給哺乳動(dòng)物的發(fā)展帶來了機(jī)會(huì)；再上一次，兩億五百萬年前，三疊紀(jì)到侏羅紀(jì)之間，48%屬滅絕，包括祖龍和獸孔目，大多數(shù)兩棲動(dòng)物滅亡，而恐龍得到發(fā)展的空間；兩億五千一百萬年前，二疊紀(jì)—三疊紀(jì)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(dòng)物、昆蟲和植物；三億七千萬年前，晚期泥盆紀(jì)滅絕事件，70%種滅絕，可能持續(xù)了兩千萬年；四億五千萬年前，奧陶紀(jì)和志留紀(jì)滅絕事件，57%屬滅絕。對(duì)我們來說，最有名的滅絕事件是白堊紀(jì)第三紀(jì)物種滅絕，這次物種滅絕和人類最終出現(xiàn)有直接關(guān)系。

恐龍完全消失，哺乳動(dòng)物得以大發(fā)展。所以，物種滅絕看上去非常可怕，卻也是生物進(jìn)化的重要條件之一。地質(zhì)上，在白堊紀(jì)與第三紀(jì)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(gè)界線的下面發(fā)現(xiàn)。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(shí)間的火山爆發(fā)引起的，或者兩者并存，前者是引起后者發(fā)生的原因。小行星撞擊使得大量灰塵進(jìn)入大氣層，降低植物的光合作用，改變地球的生態(tài)環(huán)境和食物鏈。雜食性、食蟲性以及食腐動(dòng)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(fā)生之前，哺乳類動(dòng)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(guī)模物種滅絕中的最大的一次是二疊紀(jì)—三疊紀(jì)滅絕事件，地球上70%的陸地脊椎動(dòng)物消失，96%的海洋生物消失，昆蟲大量滅絕。造成這次超大規(guī)模滅絕的原因可能是缺氧。導(dǎo)致事件發(fā)生的原因還是小行星撞擊地球或連續(xù)火山爆發(fā)，或海平面變化。

前面已經(jīng)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(xué)家對(duì)毀滅原因的研究做了很多貢獻(xiàn)。例如，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨（因發(fā)現(xiàn)很多基本粒子共振態(tài)獲獎(jiǎng)）和他的兒子以及其他一些物理學(xué)家研究了K-T地層，發(fā)現(xiàn)銥的含量超過正常標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)入地球公轉(zhuǎn)軌道，其中一個(gè)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(jìn)入大氣層，遮蔽陽光達(dá)一年之久，接下來的一系列后果導(dǎo)致植物消失，使得食草類動(dòng)物和掠食性動(dòng)物滅亡。

另一組物理學(xué)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(yuǎn)的伴星，叫Nemesis（希臘復(fù)仇女神的名字）。這顆伴星距離太陽大約一光年遠(yuǎn)，這個(gè)距離和太陽系中的彗星云最遠(yuǎn)的距離差不多。伴星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)，周期大約是兩千六百萬年。每當(dāng)這顆伴星運(yùn)行到它的近日點(diǎn)時(shí)，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(jìn)入內(nèi)行星系統(tǒng)，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(jù)支持，例如過去四億年內(nèi)月球環(huán)形山的形成率似乎支持這個(gè)理論。這個(gè)理論也遭到理論上的挑戰(zhàn)，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(wěn)定，或者軌道的周期性出現(xiàn)問題。而數(shù)值計(jì)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(fù)雜的，但背后肯定會(huì)有令人驚奇的物理或天文學(xué)原因。