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自19世纪以来，世更替的很多模式已然揭晓。但一直存在的大问题是，这些物种间的更替究竟是生物物种随时间推移稳定的正常变化，还是由一些突发事件而导致的结果？人们在提及世的更替原因时，经常提到小行星撞击、火山喷发、超新星出现、地壳板块移动、海平面下降、冰川作用等因素，或以上各种因素的组合。然而现在的挑战是，我们必须找到确凿的证据证明这些突发事件与世的更替同时发生，而且它们又足以解释地球和生命的变化。
直到最近，地质变化的速度还无法非常准确地确定，气候变化的幅度也是如此。因此，这些变化背后的可能原因很难分析。 12 地质学的一个重大发展是出现了能够追溯过往气候变化的技术。地质学家现在可以通过分析氧、碳、硼等元素稳定同位素的相对丰度来推断古代气候条件，包括空气和海洋温度等，这些元素都保存在有孔虫或软体动物的外壳里、被掩埋的沉积化合物中。这些间接的化学指标或者说“代用指标”，再加上用以确定岩石年龄的高度精确的放射性测年法的发展，已经彻底改变了我们对于过往发生了哪些地质事件以及它们发生得多么快速方面的认知。有一个关键的事实是清晰的：所有世的更替都以重大的、有时是突发的气候变化为标志，尽管这种力量并不总能引导我们找出有关触发机制的确凿证据。
例如，在古气候记录无从获取时，人们对于古新世和始新世之间显著的交替速度并不重视。在一百年以来，人们才知道，有些种群在始新世开始的时候才开始出现，这其中包括偶蹄目动物（骆驼、鹿等）、奇蹄目动物（包括马、犀牛等）和灵长目动物。气象记录揭示，在古新世和始新世交替时期，地球深海区水温和陆地气温分别升高了约5℃和5～8℃，而且持续了大约10万年（见图2-3）。 13
图2-3 过去6 600万年全球温度变迁
注：黑线为每50万年为时间间隔的平均地表温度曲线；纵向散列为实际数据点。
资料来源：Illustration by Kate Baldwin根据Hasen等人2013年的数据绘制。
你可能会认为升高5℃不算什么大事，但要知道，这可是全球平均温度。这种温度变化在地球上并不是平均分配的：相比于赤道附近，高纬度地区的变化会更大。客观来说，两万年前如果地表温度下降5℃，北美洲、欧洲和亚洲的大部分地区就会被封存在数千米的冰层以下。在古新世，这种影响体现为气候、植被、生物栖息地环境产生了巨大的地域性变化。
随后3个世的更替都以地表温度的下降为标志 14 ：从始新世晚期到渐新世早期，相对较快地下降了4～6℃；从上新世到更新世早期，逐步下降了3℃； 15 更新世和全新世更替之际出现了一个快速下降几摄氏度随后又快速升高几摄氏度的过程。 16 地质学家面临的挑战在于，如何将这些气候变化与特定的事件联系起来。
自从发现造成希克苏鲁伯陨石坑的小行星撞击地球事件，引发了白垩纪-古近纪大灭绝，小行星就占据了引发全球性变化的嫌犯名单的头名。一般认为，只有直径为1～2千米的小行星才能对地球产生明显的影响。 17 这种尺寸的小行星会在地球表面撞出直径达20千米或更大的陨石坑。 18 在过去的6 600万年里，有相当多来自太阳系的大块陨石落在了地球上，我们已知的符合上述标准的陨石坑就多达12个（见表2-1）
表2-1 12个知名的陨石坑
除了希克苏鲁伯，还有哪一次小行星撞击地球能达到引发世的更替的级别呢？答案是：基本没有。
埃尔塔宁小行星撞击地球发生在大约258万年前，正值上新世和更新世交替之际。这是已知的唯一发生在深海盆地的撞击，据信该小行星的直径约为2千米。 19 撞击使大量的海水和硫黄等物质喷射到空气中，并引发了巨大的海啸。但这是否足以将地球推入长期的寒冷时期，以至于将其变为冰川期，答案尚不明确。
与此类似的还有，科学家曾经在新泽西海岸边发现古新世和始新世交替之际小行星撞击地球的碎片，但仅靠这一发现无法证明这里发生过撞击。 20 因为没有发现与该碎片同年龄的陨石坑，所以也无法知道这颗小行星的大小。
更何况，从理论上讲，小行星撞击本应会让地球变冷，而事实上，在古新世-始新世极热事件中，气温是在上升的。而大规模火山喷发或甲烷排放等事件，则更可能导致气温上升。
综上所述，在哺乳动物时代，由小行星撞击地球引发世的更替，这一论点的证据尚不充足。大多数世的更替并没有发生小行星撞击地球，而且很多较大的撞击并未产生已知的持续性的全球影响。当然，它们都产生了区域性或短期的影响。那么，还有什么能够解释快速的气候变化和动植物世界的重大转变呢？最近的调查揭示出一种全然不同的、改变了世界的碰撞。