仿佛一瞬間蒸發！發生在13000年前的地球物種大滅絕

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1^# 大中小發表於 2013-8-20 16:22 只看該作者

仿佛一瞬間蒸發！發生在13000年前的地球物種大滅絕

調查還在初級階段，毫無疑問，還會冒出其它不同的解釋。物種滅絕的理論通常非常復雜，包含眾多因素———氣候變化、人類濫殺，等等。但顯然，新的證據正在改變人們對冰川期大型哺乳動物消失的理解。

圖：沒有證據說明克羅維斯人獵捕過猛之外的其他大型動物，比如圖中所繪的短臉熊、劍齒虎。

圖：巨性樹懶是和猛一起消失的冰川期動物之一。

在上次冰川期前，地球上生活著猛、劍齒虎等凶猛的動物，可是突然之間它們都消失了，沒有人知道原因。罪魁禍首是誰？人類的獵殺？氣候突變？天災？現在，一種新的理論引起科學家們的激烈爭論。

一萬三千年前地球的氣候和今天並無太大差別。但就在那時，天氣發生突變，地球神秘地回到冰川期，一些曾經生活在地球上的大型動物消失了：這其中包括猛，它們長得像現代大像，但是有著厚厚的毛皮和巨大的牙齒；還有劍齒虎和美洲駱駝等漂亮凶猛的動物。這些神奇的動物當時已經主宰地球超過10萬年，卻像6500萬年前的恐龍一樣突然就不見了。和恐龍不同的是，沒有人知道這其中的原因。

一共有15至35種大型哺乳動物突然滅絕，其中包括巨大的樹懶。它大概和長頸鹿一樣高，腰圍和大像一樣粗。此外，還有一些古怪的動物，比如雕齒獸。“它有點像今天的犰狳，全身覆蓋著巨大的鎧甲，”加裡·海因斯說，“但是體型巨大，有時甚至接近甲殼蟲汽車的大小。”海因斯是美國內華達大學的考古學家，他專門研究這些大型動物的遺骸和它們的現代親戚，試圖弄明白這些生物突然消失的秘密。

考古學家詹姆斯·肯內特也對這些動物的死因感到好奇。“這片大陸上曾經生活著如此豐富的物種，”肯內特說，“我意思是，當時的北美大陸就像今天的非洲一樣。所有這些神奇的大型動物隨處可見。可是它們突然消失了，仿佛在一瞬間蒸發。”

肯內特的幾個發現為解開這些動物滅絕之謎提供了線索。這似乎是他從小的志向。事實上，早在11歲時，他就知道自己要成為考古學家。“那時我在筆記本上畫了一頭巨型樹懶，”肯內特說，“然後在下面寫了一句話，‘沒有保護，這些愚蠢的大家伙被穴居人殺死了。”

但研究這些動物消失的秘密並不愚蠢，肯內特說，在今天這個課題尤其具有意義。因為人類也在擔憂氣候和環境的突然變化。這些動物的突然滅絕讓科學家困惑了幾個世紀，今天出現了一種新理論，雖然頗具爭議性，但也許可能解釋這些動物消失的原因。

阿蘭·韋斯特正在尋找支持這一理論的證據。韋斯特是地球物理學家，曾為石油公司工作。現在正用他的專業知識調查這個秘密。“數百萬的猛、劍齒虎、美洲駱駝、
美馬原本在北美大草原上快樂地生活著，在這條界限出現的時候，它們突然消失了。”韋斯特指著亞利桑那州一條裸露的河床橫截面說。那條“滅絕界限”清晰可見，就在一層古怪的黑土層下。這層黑土由腐敗的植物和海藻構成，叫做“黑墊子”。

“黑墊子的妙處在於，它就像窺探過去的快照。這種清晰明顯的界限在地質記錄中相當罕見，”韋斯特說，“我們可以指著它說，這裡曾有突然事件發生。”

過去3年，韋斯特用他的退休金到處挖掘土層樣本，然後郵寄給他在世界各地的同事，試圖解決這個謎團。研究小組在土壤樣本中發現了銥。這是一種在地殼中非常罕見的元素。這一發現意味著他們可能取得了重大發現。

上世紀70年代末，諾貝爾獎得主路易斯·阿爾瓦雷斯和他的兒子沃爾特也在6500萬年前（恐龍消失的時候）的地質層裡發現了銥。這是個令人震驚的發現。地球表面的銥含量很低，但它們在隕星和其他天體材料中卻相當豐富。如果在某個地質層中發現銥，第一個懷疑對像就是外星事件。隨著證據的堆積，這一結論似乎不可避免。一顆小行星毀滅了恐龍，統治了地球幾百萬年的巨獸，在爆炸聲中消失了。那麼，黑墊子下面銥元素的劇增，是否意味著冰川期的巨型哺乳動物遭遇了和恐龍一樣的結局？
阿蘭·韋斯特和詹姆斯·肯內特和其他一些科學家在研究土壤證據後認為，12900年前，一顆彗星撞擊地球，導致陸地大型動物滅絕。很難想像那是什麼樣的一場災難。慘狀可能類似原子彈，甚至幾顆原子彈爆炸。

想像多顆原子彈在廣闊領域爆炸，產生巨大衝擊波，巨大熱量，摧毀森林。導致大面積森林火災。植被被破壞。整片大陸上的食物來源消失。最終導致大型動物活活被餓死。然而，那樣的一次驚天動地的撞擊必然會留下明顯的證據，比如一個巨大的撞擊坑。但是，迄今為止，科學家並沒有發現任何的隕坑。這意味著韋斯特等人必須找到令人信服的證據。他們決定到地球的另一頭———格陵蘭冰島———尋找證據。

緬因大學的保羅·馬尤斯基也加入了他們的行列。他是世界上最優秀的冰川專家之一，如果有證據被封鎖在巨大的冰川中能夠證明確實是撞擊地球的彗星殺死了猛，馬尤斯基決定把它找到。

古代冰川不但美麗，還像一個地球歷史的信息儲藏庫，記錄了地球上每一年的氣候變化。這些冰川就像巨大的計算機硬盤，裝滿了冰凍的數據，其中包括古代微塵。雪攜帶著小小的塵埃微粒，其中包括來自火山、森林大火和隕星撞擊產生的微粒。格陵蘭島巨大的冰蓋中某一處也許就隱藏著毀滅猛的隕星撞擊事件留下的化學痕跡。但是要如何找到屬於那個時代的冰層？

在格陵蘭島的短暫夏季，保羅·馬尤斯基和同事安德烈·庫巴托夫一起來到格陵蘭島。庫巴托夫是分析冰川，尋找微粒子的專家。他們要尋找封鎖在冰裡面的外星材料，比如銥元素。第一步是在廣闊的古代冰蓋上找到屬於12900年前的冰層。

冰川儲存每年落下的雪，一層一層清晰可見，就像樹的年輪一樣。在冰蓋的邊緣，這些冰層暴露出來。形成自上次冰川期的冰層是灰色的，因為那時干燥的氣候造成土壤流失，將大量塵埃送入大氣層，這些塵埃又被封凍在冰層裡。灰白相間的冰層可通過航拍照片看到。猛滅絕年代的冰層就在這些灰色條紋中間。在夏季，當冰川表面的雪融化，從表面就可看到冰層顏色的差異。通過辨別顏色，科學家找到了一片可能屬於那個時期的冰層。但是要確實證明冰層的年代，還需要把樣本送進實驗室，經過復雜的分子分析。

馬尤斯基和庫巴托夫沿著小山側面暴露的冰層，切下一道17米深度的溝渠，直達冰川期所在冰層。他們需要很多不同樣本。有的用於分析是否存在銥元素。還有的樣本用於測量氧同位素（幫助判斷冰層的具體年代）。最後他們取下一大塊冰。也許在裡面還能發現從前所不知道的，其他可以證明天體撞擊地球的線索。只有當這些樣本經過實驗室分析之後，馬尤斯基才能判斷他的此行是否浪費時間。

並非所有人都贊同彗星撞擊造成猛滅絕的理論。物理學家馬克·博斯勞說判斷是否發生毀滅性撞擊事件的一種方法是計算其發生幾率。他認為可能性不大。他說，“我們談論的是地球形成以來最多可能發生過一兩次的事情。我不認為就在距離我們如此近的時候發生過那樣的重大事件。

博斯勞用美國能源部的超級計算機模擬天體撞擊和空中爆炸的物理後果。他的模擬顯示，假如一顆小星星以每小時3萬英裡的速度撞擊地球，在距離地表3公裡的高度爆炸，這將導致地表溫度升高到接近太陽表面溫度。這樣一次災難性事件的確足以破壞環境，導致大型動物毀滅。但是，他認為可能存在更簡單合理的解釋。“你知道奧卡姆剃刀原理嗎？最簡單的解釋也許就是最好的。在我看來還有其他的解釋更簡單。”

“確實聽上去有些牽強。有很多和猛同時代的動物並沒有滅絕，這一點難以解釋。”海因斯承認說，“為什麼它們沒有受到影響？為什麼滅絕的全是大型哺乳動物？為什麼麋鹿和熊沒有受到影響？它們是怎麼存活下來的？”

對於這些動物的神秘消失是否有一個更樸素的解釋？也許。為了更好地理解，有必要調查當時地球的生態環境。這正是凡斯·海因斯的工作。凡斯是亞利桑那大學的考古學家。上世紀60年代的一天，在一條古河床上散步時，他發現峽谷的牆壁上伸出巨大的骨頭。結果是猛的骨骸。最終對這個地區的考古發掘揭示了13000年前北美大陸的狀況。

那時的北美大陸上沒有城市，但是已經有移民。他們是有記錄的最早的北美人———克羅維斯人。他們大約在“黑墊子”形成之前抵達這一地區。我們對他們的了解有限。只知道他們擅長制造精美的石器，磨制鋒利的矛頭。“它們就像藝術品，但同時也有實際作用，可用作刀，也可做矛頭。”凡斯拿著克羅維斯人制作的矛說，“這東西的作用是捕殺獵物，但他們卻花心思把它做得如此的對稱。”這些精美的石器代表了捕獵技術的飛躍。
凡斯的考古發現說明，克羅維斯人一直在獵捕猛，直到它們滅絕。考古證據說明猛等大型哺乳動物滅絕於12900年，但是那時究竟發生了什麼？為了尋找答案，科學家發現了一些非常有趣的線索。

在亞利桑那州博物館的地下室裡就保存著這樣一份重要證據。它是巨型樹懶拉的一堆屎。樹懶屎是一座證據金礦，根據它可以推斷動物的生活甚至死亡方式。“變成化石的屎妙不可言，”卡內基自然歷史博物館館長詹姆斯·金說，“它說明了這些動物以什麼為食物。看這些纖維，小樹枝碎片，大部分是約書亞樹纖維。”
在一個山洞中發現的樹懶屎高高地堆了5英尺，富含碳，很適合做碳定年。這個山洞中的最後一堆肥料可以追溯到12900年前，大約是黑墊子出現的時間，也是考古證據說明克羅維斯人抵達北美的時間。根據這個巧合，科學家推測，克羅維斯獵人滅絕了大型陸地哺乳動物。詹姆斯·金說，“那個時候人類來到北美大陸，憑借鋒利的武器，密切的集體配合，消滅了之前沒有天敵的大型哺乳動物。”

最近的歷史也支持這一理論。在毛裡求斯，荷蘭殖民者的到來，造成了渡渡鳥的滅絕。在新西蘭，第一批白人移民殺光了當地的恐鳥。北美的巨型動物是否面臨了同樣的滅頂之災。

肯內特認為只有石器的原始人殺死如此眾多強大的動物是不可想像的。在狹窄封閉的島嶼上也許可能，但無法想像他們能夠在像北美洲一樣廣袤的大陸上造成如此大的破壞。“他們沒有現代人的技術。他們沒有直升飛機，沒有機關槍、衛星導航系統。”肯內特說，“我一直覺得疑惑，沒有這些設備他們是如何追蹤並干掉最後一頭猛，最後一只美洲駱駝的？我覺得這個推測不合理。”

如果人類濫殺理論不能成為合理解釋。那麼真相到底是什麼？

圖：還有人提出是一種可怕的疾病毀滅了大型哺乳動物。但是一同滅絕的動物超過幾十種，形態各異，包括雕齒獸(上圖)、猛、劍齒虎、美洲駱駝等。有什麼病毒能夠

在如此多的物種之間傳播？

早在上世紀90年代，保羅·馬尤斯基就曾在格陵蘭島冰蓋上采集證據。他在冰蓋上挖了一個深邃的洞，取出的冰層樣本可以追溯到20萬年前。研究這些樣本的目的是為了了解地球的氣候變化。當時，沒有人想過要尋找天體撞擊的證據———比如銥元素。但他們的發現依然令人震驚。

冰層樣本說明，地球氣候可以在短時間內發生劇變。復雜的分子分析可以判斷冰層形成時地球大氣的溫度。在猛等大型哺乳動物滅絕的時候，地球氣溫發生罕見變化：氣溫驟降。在短短兩年時間內，北美地區的年平均氣溫下降超過10攝氏度。聽上去也許算不上什麼。但上一次當氣溫降到這個程度時，今天芝加哥所在的地方被埋在1英裡厚的冰雪之下。

整個地球的氣候都發生了變化。一些地方變得更冷，一些地方變得更干燥，導致森林大火。會不會是氣候突變導致了大型陸地動物的滅絕？

“在地質學歷史上確實有這樣的時期，”阿蘭·韋斯特說，“地球氣候發生突變。一些動物無法適應這樣的變化。”

但加裡·海因斯說，歷史上曾經有過多次類似的氣候變化，而那些時候多數動物都幸存下來。為什麼單單這一次造成了眾多物種的滅絕？他認為，氣候也許在其中扮演了一定角色，最終的禍首還人類。

“我們從不願意去思考我們的破壞性。”海因斯說，“對於已經因為氣候變化承受巨大生存壓力的大型動物，此時人類再落井下石，最終把它們趕盡殺絕。人類對於環境的影響力從來就是不可估量的。”

大型陸地哺乳動物的消失是地球歷史上最近的一次大滅絕。它發生的時候，也是克羅維斯人的文物消失的時候。唯一的線索隱藏在土壤和冰層中。迄今為止，這些線索還
不能完全解開謎底。現在，新的天體撞擊理論又掀起新的波瀾。

在黑墊子層附近的銥元素是令人震驚的發現。但是銥的濃度遠遠不及恐龍滅絕時的地質層。由於宇宙塵埃自然在地球表面累積，低濃度的銥夠不上強硬證據，但可以提供尋找銥的線索。除了亞利桑那州之外，支持撞擊理論的科學家還在北美31個地方，歐洲6個地方收集了大型動物滅絕時期的土層樣本，等待他們的是大量的分析工作。
迄今為止最有趣的發現之一藏在碳小球中。在其中科學家們發現了納米尺度的鑽石。確切地說，每個碳小球裡都裝滿了微小的鑽石。這些納米鑽石如此之小，可以把100萬粒擠進沙粒大小的空間。

科學家還不知道這些納米鑽石是如何形成的。韋斯特的小組發現了幾種不同的納米鑽石。地球上發現的多數鑽石是立方體的，有著相當對稱的結構。他們發現的納米鑽石中有一種六邊形，在地球上非常罕見，只有一種已知的方法可以創造出這種鑽石，就是通過高壓爆炸。比如天體撞擊地球形成的爆炸。

“換句話說，六邊形鑽石不是這個地球上的產物。它們只出現在隕坑、隕石和星際塵埃裡。”很難解釋數量如此眾多的納米鑽石分布在地球如此眾多地區，“肯內特說，”唯一的解釋是來自天體撞擊。“果真如此嗎？

“我仍然表示懷疑”馬克·博斯勞說，“他們所說的是大彗星，直徑超過兩英裡，這樣大的天體不會在大氣層中燃燒殆盡，會撞擊到地表，並留下巨大的隕坑。但是隕坑在哪裡？”

從地質年代來看，13000年並非很長的時間，那將是一個年輕的隕坑。如果這樣一個坑存在於北美洲，將非常明顯。在小行星撞擊導致恐龍滅絕理論剛出現時，同樣沒有人找到撞擊留下的隕坑。10年後，這個大部分被掩蓋在水下的坑才被發現。

導致大型哺乳動物滅絕的彗星留下的坑尚未被找到，或者這種理論根本是錯的，還存在其他的解釋？

但是還有兩種情況，彗星撞擊地球卻不會留下隕坑。第一，彗星在撞擊地球表面的前一刻破碎成成千上萬塊碎片。1994年，舒梅克-李維彗星在撞擊木星前就突然分解。這樣的碎片在地表留下眾多小隕坑，短時間內就會被自然力量撫平。

還有一種情況是，彗星，或者它的主體部分撞上一座巨大冰川。當時北美大陸正處於冰川期，覆蓋著眾多巨型冰川。當冰川的融化，彗星留下的隕坑也隨之消失。但即使這樣，支持撞擊理論的科學家也必須拿出相關證據。與此同時他們的納米鑽石證據正在受到攻擊。

圖：如果氣候變化是大型哺乳動物滅絕的罪魁禍首，過去100萬年中曾出現過多次冰川期，為什麼恐狼(如圖所示)並沒有在這些氣候劇變中滅絕？

馬克·博斯勞認為，納米鑽石出現在“黑墊子”中可能有更簡單的解釋。比如，微型隕石經常穿過大氣層落到地表。也許在地球氣候變化的時候發生了什麼，導致這些微型隕石的殘留全部集中到“黑墊子”下面。“地球時刻遭受隕石的襲擊。這些隕石中包含納米鑽石。”博斯勞說，“問題是，在氣候突變的情況下，這些鑽石是否會通過某種方式集中到一起？”

於是出現了一個新問題：這些納米鑽石是什麼時候出現的？它們是慢慢地來到地球上的，還是突然降臨的？幸運的是，冰川中儲藏的信息可以回答這個問題。

冰川的表面究竟是如何記錄地球的環境信息的呢？塵埃和化學微粒被風刮到冰川表面，雪落下來，把這些東西封存起來，保存幾十年甚至幾十萬年。比如加州發生森林大火，濃煙帶著塵埃和微粒進入大氣層。最終這些煙被刮到格陵蘭，在冰蓋表面留下痕跡。從這個意義上說，冰川就像是儲存環境信息的保險箱。關鍵問題在於，馬尤斯基
能否在屬於12900年前的薄薄冰層中找到納米鑽石或銥元素。如果能找到，這說明，它們是伴隨突發事故突然降臨地球的。

馬尤斯基把從格陵蘭島采集的樣本帶回緬因大學氣候變化學院。這些樣本將經過各種不同實驗。第一批樣本將判斷樣本冰層形成的時間。通過分析冰中所含氧的原子結構可判斷冰層形成時代的具體溫度。馬尤斯基和同事們已經為時間跨度超過10萬年的冰層樣本做過同樣的實驗。收集了大量數據。在對比之後，他們發現剛采集回答樣本時間正好吻合，和大型哺乳動物的滅絕是同一時期。

“我們找到時間吻合樣本的可能性很低，好比海底撈針，”馬尤斯基說，“所以看到結果後，我們簡直欣喜若狂，覺得難以置信。”

接下來，馬尤斯基和同事開始測試冰層樣本中是否存在銥元素。正是這種物質在地質層中的存在幫助科學家推測出恐龍滅絕的原因。結果顯示，冰層樣本中的銥含量果然較高，但是不足以達到大型天體撞擊事故後的殘留水平。

這些銥是令人好奇的線索，但由於含量偏低，不足以成為有力證據。接下來輪到分析納米鑽石。這是最難的一個步驟。在眾多樣本中尋找比沙粒還小百萬倍的微粒是一項艱巨工作。這個重任落到阿蘭·韋斯特的肩上。

實驗證明，樣本中確實含有不同形態的鑽石，其中包括六邊形磚石。它是天體撞擊後大爆炸的最清晰證據。

“這太令人興奮了，”肯內特說，“六邊形鑽石就在我們眼前。”

“確實非同尋常，”馬尤斯基說，“格陵蘭島存儲著超過45萬年的冰層。我們要找其中薄薄的一層。這好像在稻草堆裡找針，一下就給我們找到了。而且裡面確實存在納米鑽石。”

迄今為止，科學家們只在大型哺乳動物滅絕的同一時期的冰層中找到納米鑽石。這顯然說明，它們並非經年累積形成。

馬尤斯基說，“每一次我們從冰層中發現新的證據，就會想，‘上帝，裡面還有什麼寶貝？’它們記錄了大氣層中所發生的一切。在這個例子中，證據非常戲劇化。”每次新的發現都為12900年前彗星撞擊毀滅大型哺乳動物提供更有力的證據。

調查還在初級階段，毫無疑問，還會冒出其它不同的解釋。物種滅絕的理論通常非常復雜，包含眾多因素———氣候變化、人類濫殺，等等。但顯然，新的證據正在改變人們對冰川期大型哺乳動物消失的理解。可以想像，在那個可怕的日子，北美大陸是怎樣的一片悲慘景像。事實上，如果沒有13000年前的那次災難，如果這些大型哺乳動物還活著，整個北美大陸乃至人類的歷史都將被改寫。

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