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大滅絕不是小行星撞擊真凶可能就是地球本身

　　如果撞擊不是造成這些大滅絕的原因，那麼究竟是什麼導致了生物的大規模死亡呢？新一類證據表明，地球本身就可以消滅棲息在它上面的生物，而且這樣的慘劇可能已經發生過了。

　　哲學家兼歷史學家托馬斯•S•庫恩(Thomas S. Kuhn)曾經指出，科學秩序很像有機生物體：它們並不是緩慢而連續地進化，而是在很長一段時間內保持穩定，然後被罕見的突然變革打斷——對生物體來說，這種變革就是新物種的出現；對科學而言，變革則是新理論的提出。這種描述特別適合我的研究領域——生物大滅絕的原因與結果。生物大滅絕就是生物界的週期性劇變——地球上大部分生命消失，此後再也沒有出現過任何相同的生物。

　　200多年前，人們首次認識到歷史上發生過生物大滅絕事件。古生物學家曾經相信，生物大滅絕是一個逐漸發生的過程，是氣候變化和捕食、競爭及疾病等生物因素綜合作用的結果。但是，對生物大滅絕的理解在1980年經歷了一場“庫恩式”革命：那一年，美國加利福尼亞大學伯克利分校的地質學家沃爾特•阿爾瓦雷斯(Walter Alvarez)領導的研究小組指出，著名的恐龍滅絕事件是在6,500萬年前的一場生態災難中迅速發生的，當時一顆小行星撞擊了地球，引發了這場大災難。隨後20年間，人們廣泛接受了來自太空的火流星(bolide)可以重創地球上大部分生命的觀點；許多研究人員最終認為，在5次最大規模的生物滅絕事件中，至少有3次可能是宇宙碎石造成的。隨著《天地大衝撞》(Deep Impact)和《世界末日》(Armageddon)等好萊塢災難大片的上映，公眾明確地接受了這種觀點。

　　現在，對生命斷續歷史的認識正醞釀著另一場轉變。新的地質化學證據正從大量岩層中湧現出來，它們記錄著生物大滅絕的真相。科學家在那裏發現了激動人心的化學殘餘——這些被稱為有機生物標記(organic biomarker)的證據，是由通常無法留下化石的微小生命形式產生的。這些資料清晰地揭示，在造成生物大滅絕的原因之中，災難性小行星撞擊只是特例，而不是普遍規則。大多數情況下，地球本身似乎以人們不曾想像的方式成為生命的宿敵。目前，人類活動可能正再度把生物圈(biosphere)置於危險之中。

　　●小行星撞擊地球？

　　20多年來，科學家們一直認為，小行星撞擊地球導致了一半以上的生物大滅絕事件，種種發現似乎也支持這一觀點。事實果真如此嗎？

　　為了理解人們對小行星撞擊模式的普遍熱情，回顧一下燃起這種熱情的證據當然十分有益。撞擊模式由阿爾瓦雷斯本人、他的父親物理學家路易•W•阿爾瓦雷斯(Luis W. Alvarez)以及兩位核化學家——海倫•V•米歇爾(Helen V. Michel)和弗蘭克•阿薩羅(Frank Asaro)共同提出，它包括兩個不同的假設：首先，一顆直徑約為10千米的小行星，在6,500萬年前撞擊了地球；其次，撞擊產生了嚴重的後果，使一半以上的物種灰飛煙滅。他們在厚厚的銥層中發現了那場撞擊留下的痕跡：含銥的塵埃當時撒滿了地球——這種元素在地球上頗為稀少，但在地外物質中卻比較常見。

　　這個驚人觀點發表不到10年，人們就發現了撞擊災難的直接證據——“奇科蘇盧布”隕石坑(Chicxulub crater)，它就隱藏在墨西哥的尤卡坦半島。這一發現消除了長久以來的疑問，為恐龍王國是否毀於一場天地大衝撞給出了肯定的答案。同時，它又對其他生物大滅絕事件提出了新的疑問：如果這次滅絕是由撞擊引起的，那麼其他幾次又怎樣呢？過去5億年間，發生了5次讓大多數地球生命形式徹底消失的事件：第一次發生在奧陶紀(Ordovician)末期，距今約4.43億年；第二次發生在3.74億年前，接近泥盆紀(Devonian)末期；規模最大的一次則發生在二疊紀(Permian)末期，距今2.51億年，當時90%的海洋生物和70%的陸地動植物(甚至昆蟲)都毀於一旦[參見《科學美國人》1996年7月號道格拉斯•H•歐文所著《生物大滅絕的起源》一文]；三疊紀(Triassic)末期，全球性生物滅絕的慘劇再次上演，距今2.01億年；最後一次生物大滅絕發生在6,500萬年前，也就是前面提到的、發生在白堊紀(Cretaceous)末期的那場天地大衝撞。

　　20世紀90年代初期，古生物學家戴維•勞普(David Raup)發表了著作——《生物滅絕：壞基因還是壞運氣？》(Extinctions: Bad Genes or Bad Luck?)。他在書中大膽預測，人們最終可能會發現，撞擊是所有生物大滅絕和其他毀滅性稍弱的生物滅絕事件的罪魁禍首。在白堊紀和第三紀之間的地質界線(K/T界線，白堊紀和第三紀的交界稱作“K/T”，所以這條地質界線就是“K/T界線”)中找到的撞擊證據，當然很有說服力：“奇科蘇盧布”隕石坑、清晰的銥層以及撞擊碎片(包括受到撞擊壓力衝擊散落到世界各地的石塊)，無不證明了撞擊事件的發生。古代沉積物中還有更多的化學線索，它們記錄了地球大氣成分及氣候隨後發生的迅速變化。

　　對其他幾個生物滅絕時期而言，證據也似乎指向“天上”。20世紀70年代初期，地質學家已經將一層薄薄的銥層與泥盆紀末期的生物滅絕聯繫了起來。到了2002年，其他發現揭示了三疊紀末期和二疊紀末期發生的撞擊。三疊紀地質層中也找到了微量的銥元素。對於二疊紀而言，人們認為，獨特的“碳籠”分子(buckyball)包含了捕獲的地外氣體，這又增添了一條令人激動的線索[參見《科學美國人》2002年3月號魯安•貝克爾所著《重複撞擊》一文]。因此，許多科學家開始推測，在5次生物大滅絕中，有4次是由小行星或彗星撞擊地球引起的。唯一的例外是奧陶紀末期的生物大滅絕，科學家已經斷定，這一事件是我們鄰近宇宙中的一顆恒星發生爆炸所產生的致命輻射的結果。

　　然而近年來，隨著研究人員繼續探尋挖掘資料，他們發現一些現象無法解釋。新的化石分析指明，二疊紀和三疊紀的生物大滅絕是個漫長的過程，歷時數十萬年。新近獲得的、有關大氣碳含量水平升降(即碳循環)的證據似乎也表明，生物圈遭受了一系列長期的環境惡化，而不是一次性撞擊帶來的突發性災變。

2006-11-18 10:24 PM

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　　●突然死亡，還是緩慢消亡？

　　如果造成生物大滅絕的真凶不是突然撞擊地球的小行星，那麼究竟會是什麼呢？種種新發現的證據表明，真凶很可能就是地球本身！

　　K/T界線事件的啟示在於，大型天體撞擊就像一場把城市夷為平地的強烈地震：毀滅性災難突如其來、倏忽即逝——地震過後，城市很快就得以重建。K/T界線滅絕事件的碳同位素數據和化石記錄，都反映了毀滅和隨後的恢復速度，不過科學界頗費了一番功夫，才證明了災難之後的恢復速度。從鈣質和矽質浮游生物以及植物孢子的化石上，也就是在那些體積最小而數量又最多的化石中，的確可以明顯地看到，K/T界線上的生物如預期的一樣，出現了突然消亡殆盡的現象。但是，一個種群中的化石越大，滅絕的步伐似乎就越平緩。

　　古生物學家逐漸認識到，他們研究的大多數土壤和岩石層缺乏大型化石樣本，影響了他們從中得出的生物滅絕模式。為了解決採樣不完善帶來的問題，也為了描繪一幅更清晰的生物滅絕進程圖景，美國哈佛大學的古生物學家查爾斯•馬歇爾(Charles Marshall)提出了一種新的統計方法，用來分析化石的分佈。通過確定一個特定物種在給定時間內的滅絕概率，使用這種分析方法，即使是非常稀有的化石，也能解讀出最多的信息。

　　1996年，我和馬歇爾聯手在K/T界線地層剖面測試了他的統計方法。我們最終證明，那些過去看起來像是逐漸滅絕的、數量最豐富的較大型海洋動物——歐洲的菊石(ammonite，與具有殼室的鸚鵡螺有親緣關係的軟體動物化石)其實是在K/T界線突然消失的，而不是連貫的。但是，當幾位研究人員(也包括我自己)將新方法應用到更早的生物滅絕事件中時，得出的結果卻大相徑庭。我的小組研究了代表二疊紀和三疊紀最晚期的海相和非海相環境的地質層，結果表明，集中在這些地質界線附近發生的，是一系列消亡過程更加平緩的生物滅絕序列。

　　這種滅絕模式還在碳同位素記錄中得到了印證。碳同位素記錄是瞭解生物滅絕速率的又一種強有力的工具。碳原子有3種同位素，原子核中的中子數量略有不同。許多人都熟悉其中一種同位素——碳14，因為人們常用它的衰變來測定特定化石骨骼或古沉積物樣本的年代。不過，地質記錄中可以找到一種更加有用的信息，來解釋生物大滅絕事件，那就是碳12和碳13的同位素比例，它有助於人們更全面地認識當時的植物生命力。

　　原因在於，光合作用(photosynthesis)在很大程度上決定了碳12/碳13比例的變化。植物利用太陽的能量把二氧化碳分解為有機碳，又利用有機碳來構造細胞，為自身提供能量——對於我們動物來說，這是值得高興的事情，因為游離氧是光合作用的副產物。但是，植物是挑剔的，它們優先選擇含碳12的二氧化碳。因此，無論是營光合作用的微生物、浮游的藻類，還是高大樹木，當這些植物生命力旺盛、數量眾多的時候，留在大氣中的二氧化碳就包含了比例更高的碳13，而大氣中的碳12則會明顯減少。

　　通過檢測生物大滅絕之前、之中和之後的碳同位素比例，研究人員可以得到海洋和陸地植物形體總量的可靠指標。研究人員把K/T界線滅絕事件的碳同位素比例繪製成圖，一種簡單的模式就呈現在我們面前。碳同位素比例的改變與所謂的撞擊層(包括許多礦物碎片證據的地質層)幾乎同時出現：短時間內，碳13急劇下降。這個結果表明，當時的植物突然間幾乎消亡殆盡，後來又迅速恢復。這個發現與較大的陸地植物和海洋微型浮游生物的化石記錄完全一致，這些生物在K/T界線滅絕事件中損失驚人，但很快得以恢復。

　　我的小組在2005年初揭露的二疊紀碳記錄，以及最近揭露的三疊紀碳記錄無不證明，在那兩次生物大滅絕事件中，植物和浮游生物經歷了一段與K/T界線滅絕截然不同的命運。在那兩次滅絕事件中，同位素比例在超過5萬年到10萬年的時間間隔內，發生了不止一次的改變，這表明植物群落消失了，隨後得以恢復，結果又遭到一系列滅絕事件的一再打擊。要產生這種滅絕模式，可能需要在數千年的時間間隔內，發生一連串的小行星撞擊事件才行。但是，沒有任何礦物學證據表明，在那兩個生物大滅絕時期內，曾經發生過一連串的小行星撞擊。

　　事實上，關於那兩個時期是否發生過撞擊事件，對證據的進一步調查也已經提出了疑問。在二疊紀末期的地質界線中，其他任何研究小組都沒能再次發現包含著地外氣體的碳籠。有關在那個時期的地層中發現受到衝擊的石英礦物的消息，也已經宣佈取消。至於人們推測的、位於澳大利亞附近深海和南極冰層下面的“隕石坑”，它們究竟是真正的隕石坑，還是僅僅是自然岩層，地質學家們也尚未定論。就三疊紀末期而言，地層中發現的銥濃度實在太低，它也許反映了一顆較小的小行星對地球的撞擊，但規模絕不可能引發K/T界線上出現的那種全球性生物滅絕事件。然而，如果撞擊不是造成這些大滅絕的原因，那麼究竟是什麼導致了生物的大規模死亡呢？新一類證據表明，地球本身就可以消滅棲息在它上面的生物，而且這樣的慘劇可能已經發生過了。

2006-11-18 10:24 PM

fossilshk (Lung)
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可能幾種東西亦可導致滅絕也未定

2006-11-19 04:01 AM

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2006-11-23 05:41 PM

貓毛飛揚
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發錢寒

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很專業的報道文章呢
這新聞再加上近年的重新測定,Chicxulub crate更精確的結果是比恐龍大滅絕早
我也不敢再肯定,小行星一定就是大滅絕的主因.觀抱望態度。

塗龍者
http://gameracheung.blogspot.com/

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2006-12-9 05:22 AM

達爾文 (香港版)
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“奇科蘇盧布”隕石坑(Chicxulub crater)不一定是造成大滅絕那個,真正的可能还没發現

有進化的

2006-12-11 01:56 PM

Franco仔 (震旦紀)
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1. 跟小行星或其他的天体雙撞

2. 因為便秘而死

3.因為大氣的組成變化窒息而死

4.被超新星爆炸的放射能照射而死

5.太暘的昇常活動

6.因為地殼運動所產生的火山大爆發

7.因小行星或巨大彗星撞擊地球

最有力的是第7項,因為在恐龍滅絕的白堊紀末期的地層裏面,發現的[銥]元素,比其他層多出了百倍,[銥] 是一种隕石物質,沒有完全燃燒的隕石中才有大量的[銥]元素.而且幾乎不存在於地上.而且在地球上的地上找到個巨大的隕石坑,所以我認為是因小行星或巨大彗星撞擊地球而令恐龍滅絕的。

2007-7-1 06:24 PM

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可能你係rods......

2008-6-28 10:08 AM

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Delete(你)

2008-6-28 10:08 AM

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我認為小行星或巨大彗星撞擊地球根本不可能令全球恐龍滅絕的。地球和各個行星都有引力,互相吸引SO一些行星不能進入地球.如果是一些行星+高速撞擊地球+RODS的襲擊是有可能.但要令全球的生物滅絕那顆星沒有地球的1/4也不行....加上大氣層會減低星的體積&速度.....成功撞進地球也只不過會引起局部性恐龍滅絕並不會令全球恐龍滅絕.(個人主觀)

2008-6-29 07:30 AM

#10

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