古代生物大滅絕告訴我們關於未來的資訊

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P2.52 億年前的盤古大陸——世界末日降臨。西伯利亞已經噴發了 30 萬年，仍在噴發，並且不會停止。請注意，這不是火山，而是西伯利亞——兩百萬平方英里的區域。一個化膿、滾滾、大陸規模的荒地，充斥著發光的岩石和蒸汽。海洋曾經因角珊瑚和海綿礁而光彩奪目，現在卻變得酸澀，充滿了汞。它們滾燙如湯，冒出致命的沼氣，滋養著由颶風攪動的惡臭粘液層。海底空無一物，在經歷了 2.5 億年後，爬行的三葉蟲也滅絕了。在這片腐臭的海洋旁邊，在一個被摧毀的超級大陸的海岸上，森林消失了。取而代之的是，滾燙的河流以寬闊的分支流過死寂的土地。真菌在曾經生長著茂密蕨類植物的地方蔓延，那裡曾上演過充滿獠牙和盔甲的爭鬥——恐頭獸與鋸齒龍的搏鬥。它們最後的骨骼現在被熱風侵蝕，被未經臭氧層過濾的灼熱陽光漂白。夜幕降臨，奇異的星座照亮了死寂的海浪，拍打著死寂的海岸，從死海中拋擲出古老而死寂的珊瑚礁碎片。氣味難聞至極。地球是一片廢墟，充滿了粘液和熱量。海洋窒息而死。細菌堆蔓延開來。十萬個太陽在一個毫無希望的世界上升起又落下。十萬個春天來臨，卻沒有任何喘息的機會。這裡仍然幾乎寸草不生。一百萬年的苦難過去了。一千萬年過去了。

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最終，地球終於重生了——這次迎來了恐龍、魚龍、翼龍、哺乳動物、海龜和鱘魚——彷彿一個全新的故事已經開始，充滿活力、自信和生機：中生代。舊的故事太過黑暗，不忍複述，早已被歸檔在地球巨大的檔案櫃深處，連同刻在岩石上的墓誌銘，用地球化學寫成：二氧化碳摧毀了這個世界。

生物大滅絕不僅僅是地球歷史上糟糕的日子。它們甚至不是非常糟糕的日子。它們是整個五億年複雜生命歷史中最、最糟糕的日子。它們極其可怕、極其罕見，是全球性的“諸神的黃昏”，終結了地球上大多數生物的血脈。它們是可怕的、超現實的東西：兩萬年的令人窒息的溫室高溫，期間穿插著火山冬天爆發或一個下午的天體恐怖和海嘯。直到 1980 年左右，它們還主要被認為是不可靠的推測。

在過去的兩個世紀裡，地質學領域，就像化石記錄本身一樣，其特點是經歷了漫長的停滯期，期間穿插著令人興奮的劇變和創新時刻。要為現代地質學研究確定一位奠基人物可能有些武斷，但蘇格蘭地質學家詹姆斯·赫頓無疑是一個不錯的選擇，他在揭示我們腳下“時間的深淵”方面做出了巨大貢獻。1788 年，在蘇格蘭東海岸的西卡角，他發現了一處由兩種岩石構成的露頭，一種堆疊在另一種之上，在中間突然相遇。但底部的岩石——深海淤泥的層理——是在海底形成的，側向傾斜，被推入空中，並被風和侵蝕削平。而頂部的岩石則是在陸地上的熱帶河流中形成的。兩種岩石之間隱含的缺失時間，現在連線在一起，但被一個難以想象的差距隔開，這讓赫頓震驚不已。他的著作晦澀難懂，令人印象不深；他顯然將他所有的雄辯都留給了一個令人難以忘懷的觀察，即在腳下混亂的地球中，“我們找不到任何開始的痕跡，也看不到任何結束的希望。”儘管到目前為止，人類的歷史一直在淺灘中上演，但事實證明，時間是深邃的。

地質學家拋棄了聖經時間和諾亞洪水的束縛，他們新的領域在幾十年間成熟起來，這在很大程度上得益於在新興的工業時代中發現煤炭和礦產的重大物質獎勵。地球生命的故事，儘管支離破碎且引人入勝，但仍在緩慢地展現自身。

在本雜誌於 19 世紀中期創刊時，地質學領域正處於青春期。它仍然由有錢人主導——那種在油畫和石版肖像中被幽默地描繪出來的戴著領巾的業餘愛好者。瑪麗·安寧等女性的貢獻，這位無與倫比的化石獵人，她搜遍了英國海岸線，挖掘出散落在飽受海浪侵蝕的侏羅紀海岸的當地“蛇石”和“石鱷魚”，卻只得到了羞怯的承認。儘管當時的大眾科學頭條新聞仍然暗示著某種初級狀態（“專家懷疑太陽實際上是在燃燒煤炭”），但到本世紀中葉，地質學仍然被確立為一門經驗性的、系統化的探究領域，其根源可以追溯到古代——啟蒙時代“自然哲學”中湧現出的眾多此類知識漩渦之一。也就是說，它現在有了規則。這些規則具有欺騙性地簡單而強大。現在以不尋常的角度支撐在陸地上的海洋岩層，一定曾經在遙遠的年代平鋪在海底。刺穿這種石質提拉米蘇的古老岩漿岩脈，一定是在之後的某個時間將它們的枝條伸入分層岩石中。埋藏在這些岩層中的化石可以與那些化石和那些具有相同層位的岩石相關聯，就在那邊。

1860 年，英國地質學家約翰·菲利普斯借鑑了此前幾十年化石收集的勞動成果，以及散落在優雅專著中的越來越多的古生物學文獻，繪製了一條令人驚訝的現代地球生命豐富度曲線，這是有史以來的第一張此類圖表。該圖表中不祥地包含了生命中的兩次深刻衰退：一次崩潰將三葉蟲點綴的古生代與恐龍出沒的中生代分隔開來，另一次暴跌將中生代與我們自己的新生代分隔開來（所有這些術語都是菲利普斯的發明）。化石生命中的劇烈斷裂暗示了某種古代災難，它劃分了偉大的時代，並支援了褻瀆神靈的觀點，即物種——也就是上帝的造物——可能會滅絕，這個觀點是半個世紀前由著名的法國博物學家喬治·居維葉提出的。在考慮到散落在新大陸的奇怪的大象骨骼，猛獁象和乳齒象（“俄亥俄動物”）時，居維葉提出，地球上的生命，就像法國的統治一樣，可能會在“革命”中被掃蕩一空。菲利普斯的圖表提供了接近定量的證據，菲利普斯本人認為，每一次復甦都包括獨立的上帝創造行為。然而，還需要一個多世紀的時間，人們才會再次認真對待生物大滅絕的觀點。

這是因為，到 19 世紀末，地質學領域仍然受到“均變論”這一持久框架的主導，並將繼續受到其主導幾十年。查爾斯·萊爾普及的這一概念概括為一個仍然教給地質學學生的口號：“現在是過去的鑰匙。”也就是說，今天在地球表面起作用的緩慢過程——雨水對岩石的持續但並不引人注目的作用，河流對高地的必然切割，或沙子堆積成沙漠沙丘——一直以來都以同樣乏味的方式作用於地球，並且可以解釋我們在岩石記錄中發現的一切。查爾斯·達爾文在這幅廣闊的時間畫布上繪畫，他將提出，同樣微小但穩定的生物變化經過世代積累，並經過無情的生死競爭的過濾，並在赫頓的漫長年代裡擴充套件開來，可以產生地球上今天“最美麗”的“無盡形式”的生命。在對行星曆史的這種有節制的描述中，明顯缺少了居維葉和菲利普斯粗俗的災難性事件。

20 世紀中期，地質學被板塊構造革命顛覆——曾經邊緣化的觀點得到證實，即大陸像無舵之船一樣在世界各地漂移。即便如此，關於突然發生的災難性全球生物大滅絕的觀點仍然充其量是可疑的。災變論令人毛骨悚然，讓人想起一個矇昧的科學前世界，在那裡，反覆無常的神靈讓世界遭受清洗性的全球破壞。更糟糕的是，關於恐龍為何消失的猜測已成為怪人的家庭手工業，而嚴肅的科學家對與一群人聯絡起來感到緊張，這些人提出了數十種其他不連貫的關於恐龍滅絕的想法，包括“大腦萎縮和隨之而來的愚蠢”、“頭部發育得‘太重而無法抬起’”、“精神病性自殺因素”、“與毛毛蟲競爭”、“終末性花粉熱”和“恐龍放屁產生的甲烷中毒”。然而，正統觀念開始破裂。

“新災變論？”反傳統的德國科學家奧托·辛德沃爾夫在 1963 年詢問他的古生物學家同行，試圖在 20 世紀復興居維葉的災變論。由於他的問題是用德語提出的，很少有說英語的科學家覺得有必要回答。但辛德沃爾夫再也無法忽視他在其他地方看到的生命的可怕中斷——例如，在巴基斯坦鹽嶺的古老岩石中暴露出來的中斷。在 2.5 億年前的二疊紀末期，海洋生態系統似乎發生了可怕的全球崩潰（事實上，這是地球歷史上最嚴重的生物大滅絕），正如菲利普斯在一個多世紀前繪製的那樣。辛德沃爾夫徵用了一顆超新星來實現他對末日景象的設想，他提出它可能輻射地球，並在生物圈中播下了災難性的突變。

同年，美國人諾曼·紐厄爾繪製了地球歷史上 2500 個動物科的命運，他注意到有六個間隔期，滅絕似乎對所有生命都造成了廣泛的破壞，他轉而提出劇烈的海平面變化是他首選的死神。而在十年末，加拿大地質調查局沉積岩和石油地質研究所所長迪格比·麥克拉倫在他 1969 年向古生物學會發表的主席致辭中堅稱，他的古生物學家同行試圖“將化石記錄中明顯的斷裂‘定義為不存在’”，例如 3.75 億年前的一場毀滅性的死亡浪潮，這場浪潮摧毀了生命史上最大的全球珊瑚礁系統。“我無法接受均變論的解釋，”他在談到這場在從伊朗到艾伯塔的古代岩石中顯而易見的災難時說。麥克拉倫對可能導致這種不連續性的原因有一個想法。

“因此，我將在古生代太平洋中降落一顆大型或非常大型的隕石，”他宣佈，它能夠產生“兩萬英尺高的海浪。這就夠了。”據報道，麥克拉倫的演講“引起了尷尬的沉默”，聽眾席上的許多古生物學家仍然受到萊爾的魔咒的影響，他們認為他一定是在開玩笑。

然後，在 1980 年，一顆小行星降落在該領域。當時還是加州大學伯克利分校年輕教授的沃爾特·阿爾瓦雷斯正在義大利中世紀小鎮古比奧上方的亞平寧山脈中跋涉。在這片由非洲向歐洲推進的擠壓而隆起的古老石灰岩海底山脈中，在恐龍時代的平靜海洋生物和哺乳動物早期貧乏的生命之間，存在著一個明顯的斷裂——一層毫無生氣的粘土層。也許這個變革性的間隔經歷了數百萬年，驗證了均變論的觀點。或者，也許居維葉和菲利普斯一直都是對的，轉變是毀滅性地短暫的。出於好奇，阿爾瓦雷斯邀請了他的父親路易斯，一位諾貝爾獎獲得者物理學家，來幫助解決這個問題。對於老阿爾瓦雷斯來說，這絕對是他的第二幕，他是一位軍事雷達技術的先驅和曼哈頓計劃的校友，他幫助開發了原子彈，甚至從一架隨行的 B-29 轟炸機上觀看了“小男孩”在廣島上空爆炸。他的戰時工作與他們正在調查的災難出乎意料地相關，這場災難在大約 6600 萬年前扼殺了地球。

阿爾瓦雷斯父子知道，像銥這樣的不尋常元素是以穩定的速度，透過永恆的太空塵埃細雨從上方輸送到地球的。他們推斷，測量可疑粘土層中的銥，如果只有一點點，那麼生命中的劇烈轉變就不會持續很長時間。相反，如果有很多銥，那就確實需要很長時間。但是，如果像他們發現的那樣，銥的含量比他們預期的多 100 倍呢？在用核反應堆的中子轟擊粘土樣品並進行分析後，阿爾瓦雷斯父子感到震驚。能夠攜帶如此多外來物質的唯一載具不是太空塵埃的細雨，而是一塊真正巨大的太空岩石。（在這個敘述中經常被省略，儘管阿爾瓦雷斯父子本人並沒有省略，那就是荷蘭地質學家揚·史密特和比利時地質學家揚·赫託根在同一時間在西班牙的古代海洋岩石中也做出了完全相同的發現，甚至比阿爾瓦雷斯父子具有里程碑意義的科學論文早兩週在自然雜誌上發表了他們的研究結果。）

這種撞擊造成的混亂將類似於全面核戰爭，甚至更糟。最初的爆炸會產生難以想象的熱量，其威力將是冷戰高峰期地球上所有核武器爆炸威力的數千倍，所有這些都集中在一個地方，一次性發生。“當然足夠，”一位撞擊建模師這樣對我說，“將一座山以逃逸速度送回太空。”有人提出，當這種飛向太空的噴射物環繞全球時，它可能會在 20 分鐘內將大氣層變成一個比薩餅烤箱（恐龍扮演義大利辣香腸的角色）。然後，隨之而來的可能是數十年的黑暗和寒冷，就像核冬天一樣，讓任何幸運地避開了被小行星直接蒸發、被海嘯捲走或被彈道重返大氣層的碎片變成焦炭的倖存生物捱餓。

1991 年，在墨西哥尤卡坦半島地下數千萬年曆史的石灰岩下發現了一個直徑 110 英里的隕石坑，這消除了均變論頑固分子對撞擊的任何殘餘懷疑。事實上，這個隕石坑早在 1978 年就被為墨西哥國家石油公司 Pemex 工作的地球物理學家發現了，但他們在一次地球物理學會議上宣佈了他們的發現，但十多年來一直沒有引起古生物學家的注意。瑪雅人早在 1000 年前就發現了這個構造，他們在尤卡坦半島上星羅棋佈的石灰岩天坑周圍建立了定居點，這些天坑提供了淡水。這些天坑的圖案反映了深處嚴重擾動的岩石，並且幾乎完全對映到隕石坑的邊緣，形成一個直徑 110 英里的環。

流行文化注意到了這一點。20 世紀 90 年代，出現了一系列受撞擊啟發的有線電視特別節目和電影，其中散佈著糟糕的 CGI，這與 1994 年蘇梅克-列維 9 號彗星與木星之間令人震驚的、末日規模的碰撞一起，足以讓公眾相信太空岩石的危險。故事通常到此結束。在大多數人看來，生物大滅絕是當大東西從天而降時發生的事情。

但是，在接下來的 30 年裡，當世界各地的地質學家散開尋找令人信服的撞擊證據時，發生了一些有趣的事情——例如銥層、衝擊石英或巨型隕石坑——這些證據位於標誌著地球歷史上其他四次主要生物大滅絕的可疑岩石邊界處。他們什麼也沒找到。所謂的五大生物大滅絕中，除了其中一次之外，其餘的都比消滅非鳥類恐龍的災難還要嚴重。

事實上，甚至存在主要的撞擊構造，例如魁北克省的三疊紀 62 英里寬的馬尼誇根隕石坑（現在是一個位於黑蠅針葉林天堂中的環形湖泊系統）或 3600 萬年前造成切薩皮克灣的巨大隕石坑，但這些撞擊似乎根本沒有困擾生命。考慮到尤卡坦撞擊與大型恐龍（以及白堊紀末期地球上大部分其他生命）消失的顯著相關性，這令人驚訝。更奇怪的是，恐龍時代的驚人終結不僅伴隨著來自外太空的使者，還伴隨著動物生命史上最大的火山事件之一：一場淹沒了印度大部分地區數英里深的熔岩噴發。雖然普遍的共識是小行星造成了大部分破壞，但這與改變世界的火山噴發屬於同一級別，這些噴發不僅導致了地球歷史上數十次較小的生物大滅絕和氣候災難，而且還導致了其他幾次主要的生物大滅絕，包括 2.52 億年前二疊紀末期有史以來最嚴重的一次。

在過去的幾十年裡，一個關於生物大滅絕的更為微妙的故事浮出水面。現在的地質學家掌握了赫頓夢寐以求的強大技術。他們分散到世界各地的偏遠岩層露頭，或分散到鑽探船從海底吊起的汙泥檔案中，他們用質譜儀從古老的海貝中提取秘密，用放射性同位素地質年代學從飽經風霜的花崗岩塊中提取秘密，並利用由驚人的處理能力支援的神經網路從化石和地球化學資料庫中提取秘密。在這個理解地球歷史的廣泛專案中，地質學家近年來揭示了一系列比僅僅從天而降的死亡更為密切的生命生存威脅。事實證明，地球上最常見的生命殺手是地球本身。而最可靠的殺人武器是二氧化碳。

在愚蠢的太空垃圾攔截地球軌道並摧毀一個原本美好的恐龍世界的一億三千五百萬年前，地球正遭受著一場甚至更嚴重的生物大滅絕的蹂躪。一個由奇異的鱷魚、巨型兩棲動物、石珊瑚、無處不在的奇怪但古老的鰻魚狀生物以及地球上其餘 80% 的複雜生命組成的世界被摧毀了。當盤古超級大陸在接縫處裂開，像太妃糖一樣拉伸時，一個滲出、熾熱的岩石的開放性傷口在地表噴發，在 60 萬年的時間裡，脈衝式地覆蓋了 300 萬平方英里的熔岩。雖然噴發會造成各種混亂，但也許最重要的是它們向大氣中注入了數千億噸二氧化碳，海洋對火山 CO₂ 過量攝入。海水因簡單的化學反應而酸化，地球溫度因簡單的物理反應而飆升。這就是 CO₂ 的作用。今天，哈德遜河對岸新澤西州的帕利塞茲是三疊紀末期這些巨大噴發的火山管道遺蹟，這些古老的岩漿與摩洛哥、巴西、新斯科舍省和西班牙遠處的火山岩相同，年齡也相同。

數億年前，兩次最古老的主要生物大滅絕摧毀了我們無法辨認的行星，它們的大陸畸形，散佈在陌生的海洋中。這些外星行星的海洋由巨大的頭足類動物巡邏，後來甚至出現了更大的魚類，它們長著斷頭臺般的下顎，並用骨骼頭盔加固。我們的星球不斷地迴圈碳——生命的物質——透過岩石、空氣、水和生命，以保持氣候適宜居住和海洋化學環境宜人。但是，這些古老的星球看到這種碳迴圈突然脫軌——被熱帶造山運動、加速的岩石風化和陸地植物的新型全球地球工程專案等吸碳事件所破壞。這些殺戮機制比小行星稍微複雜，並且不可否認地不那麼引人注目，但它們確實奏效了。這些逝去的行星失去了控制，在冰凍和炙烤之間交替，地球努力恢復鎮定，並控制失控的全球碳迴圈。

但那是在 2.52 億年前，在開啟古代末日之旅的被遺忘的星球上——那個陽光漂白的星球，海洋中幾乎沒有動物——地球上的生命故事幾乎過早地結束了。那是盤古大陸，一個沒有恐龍、哺乳動物或鮮花的世界。但它仍然是一個富饒的世界，一個擁有針葉樹、敏捷的、隱約帶有獅子般特徵的掠食者和笨拙的、長滿疣的爬行動物獵物的世界。然後，一切都結束了。它結束於一場大陸規模的發光岩石洪流、從噴發中發出的短暫火山冬天以及一系列滾滾的火山氣體，其中許多氣體將在戰場上被禁止使用——例如氯氣和汞。

當岩漿焚燒地下鹽和石膏層時，鹵代烴的噴發會摧毀臭氧層——事實上，植物化石上帶有這種古代大氣破壞造成的突變。但直到為這些噴發提供岩漿的岩層撞擊到巨大的天然氣、煤炭和富碳岩石地下礦藏時，有史以來最嚴重的生物大滅絕才達到令人震驚的高潮。數千億噸的甲烷和二氧化碳從地下噴湧而出。溫度飆升了近 22 華氏度。在海洋中，蔓延的缺氧和酸化消滅了 96% 的生命，海洋熱得像按摩浴缸一樣。然後，在化石記錄中，一片寂靜。

在工業革命開始時，長期沉睡的碳森林從古老的地球中復活，並在現代熔爐中投入使用。我們知道，這種人為的火焰不可能永遠燃燒下去而不使我們的世界陷入困境。二氧化碳濃度為百萬分之 416，已經高於數百萬年來的水平，並且可能比所有這些最嚴重的災難時期上升得還要快。與此同時，數百甚至數千年的狩獵、土地開墾和汙染已經使自然世界變得貧瘠。據估計，按照我們目前導致物種滅絕的速度，我們可能會在 300 到 12000 年內達到古代那些高聳的生物大滅絕的生物破壞程度。這聽起來可能是一個很長的時間範圍，但從地質學的角度來看，這簡直是轉瞬即逝的。更令人擔憂的是，沿途可能還存在看不見的生態懸崖邊緣，一旦越過這些邊緣，生物圈不僅會遭受損耗的衝擊，還會突然崩潰，出現級聯式的失敗。換句話說，可能存在臨界點——不歸路。

我們知道我們必須做些什麼來避免被列入地球歷史上發生過的最糟糕的事情的可悲萬神殿。我們必須劃出大片地球——以海洋保護區、自然保護區和遷徙走廊的形式——讓生物世界從我們已經給予它的上勾拳中恢復過來。然後，我們必須簡單地停止從地球深處挖掘古老的生命，並在地表點燃它。當人類依靠歷史上發生過的最糟糕的事情中所使用的相同槓桿時，我們必須諮詢這些時代，並傾聽過去破碎世界的忠告。