探寻恐龙的末日.doc

探寻恐龙的末日人类的智慧，不仅要认识现在，认识未来，而且要认识遥远的过去；科学的触角，永远不会停留在已知的领域，总要不断地伸向一切未知的世界。科学家总是喜欢对一切未解之谜寻根问底，对于事物的来龙去脉，有着强烈的探求欲。恐龙灭绝之谜的探索，就是科学探求欲的一种表现。盛极而衰的恐龙人类社会与自然界常常有相通的规律。万物皆变，万物皆流，这在社会是如此，在自然也是如此。唐朝诗人刘禹锡游金陵这个六朝故都时，在朱雀桥畔见夕阳枯草，写了这样一首诗：朱雀桥边野草花，乌衣巷口夕阳斜。旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。繁华一时的朱雀桥、乌衣巷走向了冷落，兴旺一时的王谢大家族也走向了衰败。恐龙是自然界的王谢大家族。它在地球的白垩纪年代有过自己的黄金时期。一亿多年前，地球上植被繁茂，气候温和。那时的地球，俨然是恐龙的天下，天上飞的，水里游的，地上走的，都是恐龙家族的居民。恐龙家族中，有身材矮小的侏儒，也有身材高大、不可一世的庞然大物。中国四川发现的一具恐龙化石，骨骼长二三十米，昂起头来，足有三四层楼那么高。然而，世界上月盈则亏，水满则溢，物极必反，盛极必衰。恐龙在6500万年前神秘地从地球上消失了。现在，偶尔还有未经证实的报导说，在英国的尼斯湖、苏联的贝加尔湖之类古老的湖泊中发现有长颈的蛇形怪兽，它们是否真的存在，是否真是恐龙的后代，至今还若明若暗。一般认为，恐龙在地球上已经完全地消失了。恐龙为什么灭绝，是什么原因使它从峰顶上跌落到深渊？这是一个科学家们充满了兴趣的问题。在这个问题上，有着各种各样的假说，有的科学家认为，是喜马拉雅山的造山运动造成了气候的变化，恐龙不能适应寒冷的气候而退出了历史舞台；有的科学家认为，恐龙体重太大，大有大的难处，它必须不停地摄食，才能维持身体的需要，一旦食物减少，就会挨饿而死；也有的认为，恐龙的脑袋太小，在与哺乳动物的斗争中，这种智力上落后的动物势所必然地走向了末日。还有的科学家认为，恐龙的性别与温度有关，气候的变化使孵化出来的恐龙单性化；还有的认为，地球火山的大喷发改变了恐龙的生活环境，恐龙因为不能适应而走向死亡。这些理论都给人们以启发，但是，总是有些不足，体大论是把一位伟大人物的政治学说生物学化了；脑量说也有缺陷，脑量的大小与生物的存在是有关系的，但是，脑量很小的生物在地球上继续存在，也是一个事实，被自然选择的生物并不都是最有智慧的。适者生存，这种适应的方式是多种多样的。一块石头创造了一个学说揭开恐龙秘密的，不是一个古生物学家，而是一个物理学家。一个离开自己熟悉的专业、闯入陌生领域的科学家，他的头脑中没有任何条条框框，他眼中的世界是新奇的，没有已知理论的束缚。现有知识，既是探求新知识的向导，也可能是束缚人们产生新思想的思维绳索。恐龙灭绝的原因正在众说纷纭之间，美国物理学家阿尔瓦雷斯闯进了生物学家的后院。他提出了一种令人意想不到的学说：小行星撞击说。阿尔瓦雷斯是个很有成就的物理学家，获得过诺贝尔物理学奖。他对恐龙发生兴趣是很偶然的。有一次，他的儿子一位在哥伦比亚大学工作的地质学家送给他一件礼物一块来自意大利的6500万年前的海洋沉积岩。这块石头的一部分是许多小的海洋生物的遗骸。这些小生命全部聚集在石头的下半部分，上半部分却是生命的空白，就是说，这块古代化石表明，6500万年前，不知是什么原因，海水中原来熙熙攘攘的生命世界突然变得一片冷清。这块石头引起了阿尔瓦雷斯强烈的兴趣。他想，这块石头里包含着很多珍贵的信息，它既然与恐龙灭绝处在同一地质时代，那很可能蕴含着恐龙时代地质、气象等方面变化的信息，也许能帮助我们揭开许多远古时代的谜。他开始分析这块化石。他惊奇地发现，在生物灭绝的那段岩石中，铱浓度陡然增加。这是什么原因呢？科学家必须对于发现的事实做出合乎情理的说明。阿尔瓦雷斯假设，是地层中含有丰富的铱。由于火山喷发，使本来深藏于大地地底下的铱元素通过火山的活动而带到了地面，但是，只有地核里有丰富的铱。地震发生于地幔和地壳层次，地核里的这种元素，很难通过地震而带到地表。他还假设，是海洋中的沉积作用而富集了这么丰富的铱元素，但是，为什么同样的海水沉积岩，在别的时代里却没有丰富的铱沉积呢？结果，沉积说也被他自己否定了。经过不断地自我否定，阿尔瓦雷斯从地下想到地上。又从地上想到天上。他想，天上的陨石中有丰富的铱元素，会不会是天体撞击地球后留下的痕迹呢？他对全球170个当年的地层进行了分析，结果发现了地层中有十分丰富的铱元素。通过反复计算和思考，阿尔瓦雷斯提出了这样一个大胆的假设：6500万年前，有一个直径大约为9.6公里的天体以每秒17.6公里的速度撞击地球，发出的能量相当于美国和前苏联储存的核武器总量的1万倍，即相当于50万亿吨TNT。撞击引起了巨大的尘埃，它们悬浮在大气层中，尘埃将地球团团围住，大地上照不到阳光，各种植物的光合作用几乎停止，植物不再生长，气温骤然下降。地球处于一场前所未有的大灾难之中。恐龙，就成为这场灾难的牺牲品。这种状况有点像1783年冰岛拉基火山的爆发和1815年印度尼西亚坦搏拉火山的爆发。由于几百万吨灰尘引起的尘埃效应，火山爆发后第二年，即1784年和1816年，地球表面阳光大大减少，中纬度地区的夏季气温下降了10度，全世界粮食短缺，饥荒遍地，人口大批死亡。这种状况对恐龙的生存极为不利。第一，恐龙庞大的身体几乎每日每时都需要能量的供应，它总是在不停地摄食。地球的黑暗时期使地球上的植物有的灭绝，有的休眠，植被大大减少，恐龙无以为生，大批恐龙在撞击发生后不久就陷入了饥饿的境地。第二，恐龙是非恒温动物，它依靠外界的能量来维持自己的体温。生物直到进化到哺乳动物和鸟类，才有了恒定的体温，才有了抵御寒冷的机制。尘埃遮住了天空，而且，这些尘埃在相当时间内一直在大气中环流，遮蔽着天空，使地面的温度大大下降，由炎热的夏天变成寒冷的冬天。一直在炎热气候下生存的恐龙不能适应这种突然的变化，也不能适应在低温下生活。对恐龙来说，这段时间真是饥寒交迫，水深火热。第三，更可怕的是，在低温下，恐龙失去了传宗接代的可能。现代的爬行动物，如鳄鱼、乌龟、蛇等都是卵生的，卵的孵化依靠天然的热量。恐龙的孵化大体上也是这样。撞击发生后，天气的变冷，使恐龙蛋无法顺利地孵化。就是孵化出一些，也是性比例失调，这就使恐龙失去了繁衍后代的机会，它们在这场大灾难中注定要断子绝孙了。饱经风霜的大地天外行星或彗星撞击过地球的学说得到了不少佐证。在我们这个星球上，存在着许多星伤，就是说，我们的地球看上去风姿绰约，其实，它忍受着许多次猛烈的撞击，身上伤痕累累。在地球各处，布满了大大小小的天外来客撞击地球后产生的圆锥形陨石坑。当天外来客以极高的速度撞击地球时，巨大的能量猛烈地释放，造成了剧烈的爆炸。由于天体是球形的，常常炸出圆形的陨石坑。陨石坑有的成了湖泊。在非洲的加纳，有一个很标准的圆形湖泊，周围的湖岸就像用利刃削过的一般，它就是小行星撞击后的产物。地质学家已经发现了地球上较大的星伤140多个。它们是巨大的陨石撞击地球后留下的伤疤。星伤遍布于地球的各大洲。几乎各个洲都有天外来客撞击留下的遗迹。在亚洲的西伯利亚地区，有好几个撞击的遗迹；南非发现了直径40公里的陨石坑；澳大利亚，有一个1亿3000万年前留下的直径14公里的陨石伤痕；美国得克萨斯州的马德雷山脉和亚里桑那州，都有撞击留下的大坑；在南极的威尔克斯，科学家在巨大的冰山底下也发现了直径达240公里的巨大陨石坑。当然，地球上的星伤比较少见，这是因为，地球上雨雪风霜，植物的生长，动物的活动，很容易地把伤痕掩盖起来。月球也像地球一样，饱受过天外来客的猛烈撞击，留下了累累坑痕。由于月球上没有风雨的侵蚀，也没有植物的生长，因此，保存着天外来客撞击时的种种遗迹。站在月球上放眼望去，到处是一个个大小不一的陨石坑。月球的景象，正是地球饱经风霜的一个缩影。地球来自天外的灾难，自古至今，络绎不绝。地球上最早的陨石坑有40亿年的历史。18亿年前，一颗小行星撞击地球，也留下了巨大的疤痕。在前苏联的卡累利河畔，有一个直径达20公里的圆形湖泊，年龄有10亿年。在乌克兰，有一个直径达25公里的布尔提什陨石坑，它形成于1亿年之前。3000万年前，西伯利亚北部哈坦加河流域留下了一个深达1200米、外径100公里、内径75公里的地球上体积最大的陨石坑。我们还可以设想，海洋也一定受到过行星的撞击，海底里也一样布满了伤痕。海洋遭受撞击的时候，也会产生极大的损害。撞击产生的巨大能量会使海水沸腾，海洋里的生命会陷入灭顶之灾。生物灭绝不是偶然6500万年前天外小行星的高速入侵，是一次偶然的事件吗？研究表明，小行星撞击事件不完全是偶然的。早在1977年，美国普林斯顿大学的生物学家A费斯克就发现，地球上的生命进化史上，每隔一定的周期，就发生一次物种大灭绝。地球上大灭绝事件中消失的生物，除了恐龙，还有许多别的生物。突变不仅发生于6500万年前，6500万年前更早的和更晚的年代中，也发生过多次生物大灭绝事件。他还猜测，这种大灭绝的发生，可能是由太阳系的天体撞击地球引起的。80年代，美国芝加哥大学古生物学家塞普科斯基进一步研究生物大灭绝事件。他把海洋生物化石灭绝的年代作了统计处理，发现地球生命灭绝的物种95%发生在以下一些年代：1100万年前，3800万年前，6500万年前，9100万年前，12500万年前，14400万年前，16800万年前，19400万年前，22000万年前，24700万年前，等等。每次大灭绝的时间间隔大约为2600万年。几乎同时，地质学家们也在统计地球上的陨石坑的年代，发现陨石坑的年代与生物灭绝年代有很近的相关性。天文学家也开始介入了小行星和彗星与地球相撞的研究。美国的天文学家威特曼等在研究彗星的运动时，发现彗星也有周期性。后来，阿尔瓦雷斯的学生理查德马勒在加州大学天文学家马克戴维斯和皮埃哈特的帮助下，提出了一个大胆的假说太阳伴星假说。这种理论认为，太阳系中的太阳，不是形单影只的；它有一颗伴星。有着巨大的质量，围绕太阳一周的时间是2600万年。它巨大的引力周期性地扰动着太阳系众多的小行星和彗星，造成它们越出自己的轨道，在太阳系的星空中乱窜乱动，有些就可能与地球相撞，造成地球的大灾难。由于这颗太阳伴星可能是一颗密度很大的天体，离地球十分遥远，因此没有被天文学家所发现。这颗星被称为纳米西斯，意为惩罚之星。为地球设防既然天上的彗星、小行星撞击地球不是偶然事件，那岂不是说，地球还有可能在未来的某一天，突然受到天外小行星或彗星的袭击吗？如果人类不作谋划，早日为地球设防，地球村的居民一旦遭受天外来客的突然袭击，一定会陷入灭顶之灾。宋朝诗人杨万里有一次乘船游金华山溪，溪水潺潺，船公信手撑着舵顺溪流缓缓而下。谁知前面突然有巨石横亘，水流湍急。船翁没有准备，水旋船转，险遭不测。诗人感叹说：篙师只管信船流，不作前滩水石谋。却被惊湍旋三转，倒将船尾作船头。天外来客突袭地球的可能性完全存在。事实上，在我们这个世纪中，就发生过较大的来自空中的灾难。如果我们不作预谋，也有可能像这位篙师一样，陷入被动。第一次是在1908年的6月30日，它发生在前苏联西伯利亚通古斯地区。这一天早上7时17分，天刚刚发亮，一颗熊熊燃烧、发着蓝色火光的巨大流星拖着长长的尾迹飞驰而来。到了通古斯地区，天空中猛然火光冲天，一个巨大的火球升到20公里的高空，发出惊天动地的响声。爆炸使离开爆炸中心区60公里的瓦纳瓦拉镇的房屋震动，玻璃窗全部毁坏。爆炸中心周围6000多平方公里的森林毁于顷刻。据多次考察，爆炸的能量在10的23次方尔格，相当于投于广岛的原子弹的600倍，即1250万吨TNT。这个天体的质量在50万吨左右，速度约为每秒30公里，直径约为60米。如果它晚4个小时与地球相撞，那么爆炸地点就不是在人烟稀少的通古斯，而可能在人口稠密的圣彼得堡。要是这样，俄罗斯第二大城市将从地球上抹去。1937年10月，一颗小行星以每秒22公里的速度从地球边上擦过，在德国海登堡天文台的天文学家卡尔里斯的天文相片上留下了一条白线。如果再相差很小的一点距离，这颗命名为海木斯的小行星就会与地球相撞，结果将是一场巨大的灾难。1972年8月10日，一颗流星飞越美国和加拿大的西部地区，它没有与地球相撞，但是离地表只有50公里远，人们可以听到它的隆隆响声，美国的红外探测器记录了它的来临。这是一颗直径为10米、质量为几千吨的小行星，飞行速度为每秒15公里。它如果与地球相撞，就会爆发出相当于23颗广岛原子弹的能量。小行星或彗星与地球相撞的几率如何呢？自从1801年天文学家发现第一颗小行星以来，已经发现了5000颗小行星。它们的轨道是椭圆形，轨道与地球相交。科学家们计算，至少有2000颗小行星迟早会与地球相撞，几米或几十米的小行星或彗星进入大气层的几率较高，每年可能撞击地球几次，能量相当于日本的广岛原子弹。较大些的小行星，直径达0.8公里左右的，每隔几年或几十年就会与地球相撞。这就是说，地球经常性处于危险之中。地球对天外来客来说，还是个不设防的星球。对于这种威胁的认识，人类还是相当盲目的，90%以上的小行星和彗星尚未被发现，飞到地球上空的200颗直径达1公里的小行星，也是在飞近地球时才发现的。小行星的撞击危害极大。直径2公里的小行星与地球相撞，就会引起全球性反应，其爆炸释放的能量相当于三万亿吨TNT。它造成类似于核冬天的灾难性天气。全球的粮食将大幅度减产，出现全球性饥荒，有可能危及世界上四分之一的人口。如果有直径10公里的小行星与地球相撞，能量将达100万亿吨TNT，地球上的物种将大半灭绝，人类将死伤大半。人无远虑，必有近忧。小行星对地球的侵害迟早会发生，万一发生，就可能造成重大的损失。为了防患于未然，1993年，在美国图森市召开了彗星小行星撞击地球危险性研讨会。同年4月，在意大利埃里斯召开由全球60多位天文、物理、气候、环境等领域的科学家参加的对策研讨会。会议指出，如果不采取措施，从长远的观点看，远地小行星的碰撞有可能结束人类的文明史；从近期看，它们的威胁并不亚于其他自然灾害。会议希望通过国际协作，建立空间警戒网，及时地搜索、发现近地小行星和彗星。如果发现某天体将与地球相撞，应及时运用航天技术通过核爆炸改变其运动方向，以避免碰撞事件。宇宙万物，虽然各自不同，但是，天地相通，天人“感应”，有着内在的统一性。天体、地球、生物、人类，本来是不同学科研究的对象，在恐龙灭绝事件中却互相统一起来了。过去和未来，分别是历史学家和未来学家研究的对象，在小行星撞击问题中又结合成一体。在揭开恐龙灭绝的研究中，物理学家闯入这个新奇的领域，竟然别开生面，独树一帜。恐龙问题的研究，不仅揭开了生命史上一个重大的谜团，而且提供了重要的方法论启示。摘自20世纪科学发现纵横谈