2001年，27岁的塞思·麦克法兰（Seth MacFarlane）是尚未热播的动画节目《居家男人》（ Family Guy ）的执行制片人和主创。这年9月，年纪轻轻就已闯入娱乐界大联盟的麦克法兰受邀回到母校美国罗得岛设计学院演讲。演讲结束后，他和几位教授一起出去喝酒，一直喝到很晚。

第二天是9月11日，麦克法兰一大早就匆匆赶往机场，准备搭乘早上8点15分从波士顿飞往洛杉矶的航班。结果，他还是迟到了，实际上这趟航班的起飞时间是早上7点45分，旅行社弄错了。他只好重新预订了一趟晚一点的航班，然后去旅客休息室打个盹。突然，他被一阵喧闹吵醒，原来新闻中正在报道纽约世贸中心北塔起火的场景，周围的乘客都惊慌失措。过了一会儿，记者确认，那架撞上北塔的飞机是从波士顿飞往洛杉矶的美国航空公司的11号航班，正是麦克法兰错过的那一班飞机。 ¹

演员马克·沃尔伯格（Mark Wahlberg）本来预订的也是这一趟航班。沃尔伯格因出演《完美风暴》（ The Perfect Storm ）和《不羁之夜》（ Boogie Nights ）而成名，当时他和几个朋友临时改变了计划，包下了一架飞机飞往多伦多参加电影节，随后又飞往洛杉矶。 ²

11年后，麦克法兰和沃尔伯格一起参与了电影《泰迪熊》（ Ted ）的拍摄。两人都曾错过11号航班，而后却一起创作了一部热门电影。那么，这种事情发生的概率有多大？他们俩双双躲过一劫，仅仅是撞了大运，还是冥冥之中另有安排？他俩的幸免于难，究竟是为了让一只烟不离手、满嘴脏话的泰迪熊来丰富我们的生活，还是为了给电影业的资金库增加5亿多美元？

麦克法兰自己可不这么想。“酒精是我们的朋友 ³ ，这就是那个故事的寓意，”他主动说道，“我可不是宿命论者。”

偶然情况、意外事件、傻人有傻福……随便你怎么说吧。麦克法兰未能按时赶到机场绝对是一次意外，尽管这是一次对个人造成了巨大影响的意外。生死一线间，这边是幸免于难，那边则是飞来横祸，区区30分钟带来了巨大的差别。生死之间的这条分界线实在是可怕！

在自然界中同样也有着这样的界限，它区分的不只是个别生物或物种，而是整个世界。在城市之外的地方开车，你都有可能经过从岩床中开凿出的道路。但我们中的大多数人都可能没有注意到历史的页面正在我们的面前展开。这些层层叠叠、通常呈现彩色的石板正在给我们讲述着一个个故事，当然前提是你得知道怎么去阅读它们。

古比奥位于意大利中部的翁布里亚大区，是一座修建于中世纪的迷人小镇，298号大区公路就从镇子郊外的石灰岩峡谷中蜿蜒穿过。20世纪70年代中期，地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯（Walter Alvarez）在紧靠这条路的岩石柱中发现了一种有趣的模式（见图1-1）。

他发现在多层石灰岩的一个断面上，岩石色彩发生了明显变化，下方呈白色，上方呈红色。他仔细观察才发现，这两种颜色的岩石被一层奇特的浅灰色黏土分隔开了。阿尔瓦雷斯解开了这条仅一厘米宽的细线的秘密，成了20世纪最为惊人的革命性科学发现之一：它讲述了地球过去的一亿年间最为重要的一天所发生的事，那一天对于绝大多数生物来说是非常不幸的，但对于我们人类而言，则是极其幸运的。在很久以前的那一天里，30分钟足以改变一切。

两个世界的界限

地质学家描述岩石特征的方法之一是通过其中所包含的化石。古比奥岩层曾经是古代海床的一部分，因此里面含有微小的有孔虫目生物（以下简称有孔虫）外壳的化石。这种单细胞有机体数量庞大，是海洋浮游生物群落和食物网的一部分。

有孔虫死后，它们的壳沉降为海洋沉积物，最终成为石灰岩的一部分。不同种类的有孔虫，其外壳大小和形状不尽相同，并且也一直存在于不同地质时代，因此可以利用它们来判定岩石的具体形成时期。

沃尔特·阿尔瓦雷斯仔细观察了古比奥岩石切片中的有孔虫化石，他发现白色岩层中排列着多种大型有孔虫外壳化石，而上层的红色岩层中却没有这些品种的有孔虫外壳化石，仅仅只有少量相比之下非常小的有孔虫外壳化石（见图1-2）。在隔开这两种不同颜色岩层的那层薄薄的黏土层里，则似乎完全没有有孔虫外壳化石。沃尔特·阿尔瓦雷斯意识到海洋中一定发生过一些剧变，导致许多种类的有孔虫在短时间内灭绝了。

在距离古比奥千里之遥的西班牙东南部海岸边的卡拉瓦卡，荷兰地质学家简·斯米特（Jan Smit）也在当地的岩石中发现了有孔虫的类似变化模式。而且，斯米特还意识到，那层没有有孔虫外壳化石的薄薄的黏土层，标记了地球历史和地质学的一条著名的界限，它分开了两个世界。 ⁴

界限下面是以独特的白垩沉积物命名的白垩纪岩层。白垩纪是爬行动物时代的后1/3时期，那时恐龙还统治着陆地，翼龙在天空巡游，沧龙则在海中捕食菊石（鹦鹉螺的近亲）。界限的上面则是古近纪岩层，其中没有上面说的这些生物的化石，但标志着哺乳动物时代的开始，这时体表长毛的动物开始出现，并逐渐成为陆地上和海洋中体形最大的动物。

这条白垩纪-古近纪（Cretaceous-Paleogene，通常简称为K-Pg，旧称为K-T）界限不仅标志着恐龙、翼龙、沧龙和菊石的灭绝，还标志着6 600万年前地球上3/4物种的大灭绝。沃尔特·阿尔瓦雷斯、斯米特和他们的同事想知道：究竟是什么导致了像有孔虫这样广泛存在的微小生物以及体形更大的生物大规模灭绝的呢？

小行星撞击地球

答案简单明了，正如你可能已经听说过的那样，导致此次大灭绝的物质来自外太空，而非地球。

但是这样的答案，就像你在报纸头条新闻或教科书上见过的那种，它们既没有对相关发现或事件进行公正的评价，也没有告诉我们为什么6 600万年前的这一事件，对于我们理解偶然在这个世界上所起的作用和我们人类这个物种的故事，是如此重要。

沃尔特·阿尔瓦雷斯、斯米特和他们的合作者对标志两个时期界限的黏土层进行了化学分析，发现其中铱元素含量极高，该元素在地球上很罕见，但在某些小行星上含量极其丰富。 ⁵

K-Pg界限中存在铱元素，证明地球很可能曾在6 600万年前被小行星撞击过，并且在此撞击中，太空岩石的碎片落在了意大利和西班牙境内。在笃定这种假设成立之前，人们还需要认真考察其他地方K-Pg界限中的铱元素含量。不出所料，沃尔特·阿尔瓦雷斯在丹麦哥本哈根城外和新西兰的两个K-Pg界限中都检测到了较高含量的铱元素。

沃尔特·阿尔瓦雷斯的父亲路易斯·阿尔瓦雷斯曾参与“曼哈顿计划”，并且获得过诺贝尔物理学奖。根据K-Pg界限中铱元素的含量，他计算了能在撞击中将铱元素散布在地球表面的小行星的大小。计算结果表明这颗小行星直径约为10千米。 ⁶

跟直径13 000千米的地球相比，这颗小行星似乎算不上很大，两者的体量差距相当于一颗乒乓球和一幢二层楼房之间的差距。关键的区别在于，小行星的速度极快，大约每小时8万千米，因而穿过地球大气层后，这个火球冲击力极强，足以在地球上撞出一个直径193千米、深40千米的陨石坑。这一撞击激起大量的岩石碎片及尘埃，它们充斥地球的大气层，甚至还溅跃到大气层之外，遮天蔽日，使整个世界的气温急剧下降，并停止了这个星球工厂的食品生产。

沃尔特·阿尔瓦雷斯、斯米特和他们的合作者们在1980年提出了小行星撞击地球导致物种大灭绝的设想。很多人认为这一开创性的想法有些激进，一些人则认为它太过惊世骇俗。自19世纪早期现代地质学诞生伊始，地质学家一直在强调地球上的变化是渐进性的，经过很长一个时期，缓慢而稳定的过程可以造成很大的变化。地质科学理论已经取代了《圣经》中有关大洪水和其他灾难的故事。突发的灾难性事件改写了生命的进程，这一观念不仅令人不安，而且也过于牵强，令很多科学家难以接受。

何况，陨石坑也是一个问题：193千米的大坑！当时地球上还没有发现年龄适合且如此巨大的陨石坑。没有证据的支撑，反对者自然可以固执己见。

但在随后几年中，人们发现了更多的K-Pg界限，对此做了大量研究（见图1-3）。研究人员在北美洲的一些地区找到一些看起来很有价值的线索。比如，科学家在海地发现了大量的玻璃和黏土质地的球状沉积物。 ⁷ 这些微小的球状物是由陨石坑溅起的熔融岩石在落回地面过程中迅速冷却而形成的。在该岛上，人们还发现了只有在核爆炸或陨石撞击情况下才能形成的冲击石英颗粒。在得克萨斯州南部的布拉索斯河附近，种种迹象表明，当地曾出现过巨大的海啸，一同发现的还包括陨石撞击所产生的岩屑，这些都表明在墨西哥湾附近某处发生过陨石撞击。

最终在1991年，人们在墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯（Chicxulub）村发现了一个直径160千米的陨石坑，它的一部分位于该村地下，并且与K-Pg界限年龄相同。陨石撞击的证据终于出现了。 ⁸

真实的世界毁灭

自希克苏鲁伯陨石坑现世后，包括地质学家、古生物学家、生态学家、气象学家在内的众多领域的科学家，都想方设法揭开K-Pg陨石撞击触发那场大灭绝的秘密，并且努力了解灭绝和幸存的物种都有哪些，以及背后的原因。我们现在已经知道，在陨石撞击的当天以及之后的数天、数月乃至数年，情况其实比沃尔特·阿尔瓦雷斯和斯米特所能想到的还要糟糕。

小行星最终以每秒15.24千米的速度穿过大气层，撞上了地球。这次撞击引发了11级以上的地震，比有历史记录以来最强的地震还要强烈100倍。 ⁹ 这直接导致尤卡坦大陆架坍塌，并引发了200多米高的海啸，席卷了墨西哥湾和加勒比地区。冲击波将方圆1 609千米范围内地面上的一切都夷为平地。

从陨石坑里掀起的巨大岩石被抛向四面八方。一层厚重的喷射物以每小时几千千米的速度喷出并如雨点般溅落在北美洲的部分地区。与此同时，由超高温空气、二氧化碳、水蒸气、硫蒸气、汽化了的岩石、大块的靶岩所构成的撞击羽流，以大于地球逃逸速度（约每秒11.2米）的速度，将喷射物射入大气层，然后升腾到大气层外。最后，它们化作数万亿颗火红的流星，回落到地球表面，这一过程持续了数小时。

这场流星雨规模惊人，足以将地球表面每平方米覆盖上平均10千克小圆石。越靠近原爆点，流星落下得越多，随着距离渐远而逐渐减少。这场熔岩雨直接将大气温度加热到烤炉的温度，估计能达到204～316℃。 ¹⁰ 这样的温度，加之从天而降的岩屑，足以点燃干燥的易燃物并在全球引发野火。

野火反过来又产生大量的烟灰，夹杂着撞击形成的尘埃、巨量的硫蒸气和水蒸气，这一切足以在数年内显著地减少到达地球表面的太阳光照，从而阻碍了陆地及海洋中的光合作用和养料的生成。地表温度快速下降了大约7℃或者更多，而且持续了至少数十年。 ¹¹ 在富含碳酸盐的撞击地点产生的大量二氧化碳，经喷射进入大气层后，也导致了海洋的快速酸化。 ¹²

这听起来就像是一部好莱坞灾难片的夸张描写，但这却是真实发生的世界末日。

此次撞击留下的遗迹遍布全球，目前人们已确认了300多处K-Pg界限遗址。这一事件对于生命的影响，明确地反映在各处遗址出土的化石中。界限以上的世界（撞击之后）与界限以下的世界（撞击之前）完全不同。

受害的远不止恐龙、海洋爬行动物和菊石。 ¹³ 在非水生动物中，体形但凡有比现代松鼠大的，都没能幸存下来，而松鼠本身也一直没有进化。这场大屠杀的过程异常清晰：生物先被炙烤，再被冷冻，然后一直处于极度饥饿状态。

虽然这一撞击直接毁灭的仅是大约方圆1 609千米内的所有生物，然而热脉冲的影响却是全球性的，它使得各处陆地上的动物都难以呼吸。那些从热浪中幸存下来的动物还得忍受可能长达数周的野火，野火毁灭了森林和其他植被。如果还能在野火中幸存下来，那么这些动物还必须忍受多年的黑暗与寒冷，其间没有任何新生植被。

植物化石记录生动地揭示了陆地生命所面对的极端困境。尽管动物化石记录数量繁多，但古植物学家能找到的植物记录更为丰富，他们不仅能从岩石中找到植物残存的部分，还能提取出大量的孢子和花粉。 ¹⁴ 在一个顶针般大小的沉积物中就有1万～100万个花粉颗粒，它们能全面地反映任何特定时刻的植物多样性。花粉让我们了解到那场彻底的毁灭：在南北两个半球，在K-Pg界限之下，存在着丰富多样的有花植物及树木的花粉，而在该界限之上，这样的花粉则几乎不存在。相反，在该界限上方紧挨着该界限的地方，蕨类植物的孢子数量激增。不像有花植物的花粉必须落在能接纳它的花上才能授粉成功，这些古代植物的孢子落在任何地方都可以繁殖。即使是在今天，蕨类植物也是最早能够在已被摧毁的栖息地重新生长的植物，比如在火山爆发之后。蕨类植物的巅峰时期大约持续了1 000年。撞击之后，在地球上重新出现的植物中，主要物种都与撞击前的截然不同。物种灭绝程度在不同地区存在差异，在有些地方，物种灭绝比例最高达到了78%。

以上就是花和树的遭遇，它们就像朱厄尔·埃肯斯（Jewel Akens）的那些旧时热门歌曲般逐渐消失了。那么鸟和蜜蜂的情况又如何呢？它们也迎来了末日。

鸟类从兽脚亚目恐龙（霸王龙也属于此亚目）中分化出来后，在侏罗纪晚期大约1.5亿年前逐渐进化而成。在小行星撞击地球之前，白垩纪晚期的天空中，有各种各样的鸟儿在飞翔。 ¹⁵ 随着全球范围内森林的毁灭，这些鸟类中的大多数都消失了。同样，有证据表明，起源于白垩纪中期并进化出与有花植物有着密切共生关系的蜜蜂，在撞击事件之后同样也出现了大规模的灭绝。 ¹⁶

数万种植物灭绝，当时环境的糟糕程度可以想见。同样，小小的有孔虫的境遇也反映了当时海洋的类似状况：70%或更多种类的浮游生物在撞击事件发生后消失了。 ¹⁷ 由于植物和有孔虫构成了陆地和海洋食物链的最底层，食物链中更高层的生物随即也逐渐消亡了。

但是，尽管几乎一切毁灭殆尽，仍有物种得以幸存。

按下生命的重启键

科学家发现，最早的幸存者的化石就出现在紧挨着撞击层上方的岩层中。尽管主要的陆生脊椎动物都遭受了巨大的物种损失，但它们还是存活了下来，这其中就包括爬行动物、两栖动物、鸟类以及哺乳动物。

为什么一些物种能够幸存而另一些则不能呢？这是个宏大的科学问题。

重要的线索来自幸存下来的生物的生活方式。鳄鱼和海龟的生存状况要比它们在陆地上生活的表亲恐龙好得多，恐龙已经彻底灭绝了。 ¹⁸ 从整体来看，虽然并非所有种类的蛇都幸免于难，但其中大多数也渡过了危机。 ¹⁹ 鸟类中幸存下来的看起来都是体形相对较小、将巢筑在山洞和地穴里的类型或者是生活在海滨的那些。幸存的哺乳类动物也是体形较小的，可能也是住在洞穴里的那些。

鳄鱼、海龟、滨鸟等水生的或者半水生的动物，看起来有些优势。鸟类、哺乳动物、蛇类等有巢穴的动物同样如此。这些因素对于躲避热脉冲的袭击是有帮助的。较小的体形或较慢的新陈代谢也会减少对食物的需求，这在困难时期同样是一种优势。另外，体形较小也使得繁殖速度加快，种群得以快速恢复。

随着植被的恢复，这些幸存下来的小型生物就会填补空白，重新在天空中飞翔。每一种存活至今的物种都是这些幸运祖先的后代。

残存的物种在世界上重新繁衍，这种景象被完全不同的多条证据链所证实。以鸟类为例，我们知道现存的鸟类大约有10 000种，而化石记录也显示，在白垩纪后期鸟类有5大族群，其中的4个族群完全灭绝了。 ²⁰ 所有现代的鸟类都源自幸存的这一族。

最为有趣的是，通过检测现代鸟类的DNA，我们可以很好地估算40种或主要鸟类种群的起源时间，如鹦鹉、隼、蜂鸟等。每个物种的DNA不仅包含着各自祖先的记录，还有关于它与其他物种分化的相对时间记录，其中的原因我会在第5章中解释。几年前，一大批研究人员完成了对所有现代族群代表的完整的DNA序列（基因组）的测定。鸟类的进化“树”显示，所有现存种群都是在K-Pg大灭绝中幸存下来的几个谱系的后代，随后鸟类的进化很快就开始了，鸟类世界的几乎所有现代秩序都是在1 500万年内形成的。 ²¹

由此产生的鸟类进化模式就像一棵树，在大灭绝后所有的“枝杈”都是从一个共同的主干上分出来的（见图1-4）。这种进化模式与其他动物的进化模式也很相似。青蛙的起源可以追溯到2亿年前，但3个主要的青蛙族群，包括大约6 800种现代种群中的绝大多数，都是在大灭绝后才发展壮大的。 ²²

哺乳动物也是这样。化石记录和DNA证据都表明，可能是大多数胎盘哺乳动物目的动物，如啮齿动物、食肉动物、有蹄类动物等，但不包括有袋类动物，在K-Pg大灭绝后很快繁盛起来。 ²³

想想大撞击及其产生的后果所导致的这场大遴选塑造了生命的方向这一过程。这就像是按下了一个重启键，在仅有少数几个先前世界的留任者参与的情况下，重新开始了生命的游戏。统治陆地超过一亿年的大恐龙消失了。随后而来的世界以及它的居民看起来跟之前完全不同。

就物种而言，鸟类多于青蛙，青蛙多于哺乳动物。但我们不能把撞击后的世界称为鸟类时代或是青蛙时代，我们称之为哺乳动物时代。这一命名在一定程度上反映了这样的事实：哺乳动物很快进化出了更大的体形，食草动物和食肉动物共同占据了体形更大的恐龙腾出的空间。有些哺乳动物学会了飞翔，比如蝙蝠；有些则逐渐适应了在水中生存，比如鲸鱼和海豚、海豹和海象、海牛和儒艮。当然还有灵长目动物，这是在大灭绝后出现的一种哺乳动物，是人类的祖先。

那么问题就来了：如果没有小行星撞击地球，还会有我们吗？

幸运的撞击

为了回答这个问题，我们需要认真考虑一些事情。

首先，哺乳动物在K-Pg大灭绝发生前已经进化得很好。它们与大恐龙共同存在了一亿年。 ²⁴ 从白垩纪后期开始，世界各地就有许多已知的哺乳动物物种。因此，恐龙的存在并没有妨碍毛茸茸的哺乳动物的出现。其次，哺乳动物体形相对较小，说明它们只是填充了占主导地位的恐龙所没有占领的犄角旮旯。最后，在恐龙消失的短短的几十万年里，哺乳动物的体形变得比此前一亿年里的任何时期都大得多。 ²⁵ 大灭绝后哺乳动物平均体形和最大体形的快速增长，说明恐龙是之前限制它们体形增长的主要因素。很显然，如果没有小行星的撞击，统治地球长达一亿多年的恐龙很可能仍然存在，因此灵长目动物就不可能出现，我们人类也就不会存在。

胜利者和失败者之间的差别只是在于运气的好坏。小行星撞击引发的环境变化是任何生物都没有经历过的。没有生物在它们的进化历史里专门为这长达数年的地狱生活做好了准备。恐龙的倒霉之处在于那些让它们占据了统治地位的特征，比如巨大的体形，这些特征恰恰也是让它们变得脆弱的因素。一部分哺乳动物的好运也是因为它们的一些特征，比如体形小和穴居，这些特征反而增加了它们存活下来的概率，当然，大多数哺乳动物也灭绝了。

没有小行星撞击地球，我们存在的概率就很低但一颗足够大的小行星撞击地球的概率同样非常低。K-Pg小行星留下的希克苏鲁伯陨石坑的发现引发了科学家对其他小行星撞击事件的巨大兴趣。结果却发现在过去的5亿年中，无论是地球还是月球——跟地球经受了差不多同等次数的小行星撞击，都没有任何一次小行星撞击引发的地震震级能跟希克苏鲁伯撞击事件相比。 ²⁶ 要诱发一次大灭绝，小行星的体积很重要。由于只发现了这一次如此程度的撞击，我们只能说希克苏鲁伯撞击事件大约是5亿年甚至更长时间不遇的。

而且，我们还发现，即便来的是一颗体积更大的小行星，撞击的地点同样重要。由于尤卡坦撞击地点附近的岩石富含碳氢化合物和硫黄，撞击产生了数量极其巨大的烟尘和能使阳光偏转的气溶胶。 ²⁷ 地质学家认定，只有1%～13%的地球表面存在这种能产生类似毁灭性混合材料的岩石。 ²⁸

如此小的目标范围，同时地球又在以每小时1 609千米的速度自转，如果这颗小行星早30分钟撞上地球，它就会落入大西洋；晚30分钟，就会落入太平洋。无论是过早还是过晚30分钟，恐龙就还有可能继续存在，那么，就不会有《泰迪熊》或是《泰迪熊2》了。但愿这样的事不会发生。 kHJBkz8EFNHcp1F0erg0cLBo5CvL1DgM3o6ItYZOoT7/SBqWBKq7Cv6HFPczebfR