第九章 暗无天日

一位通俗科学作家用描写凶杀案审判过程的手法，来说明白垩纪末期生物灭绝事件的研究。按照审判惯例，他要提出一连串的问题，包括作案动机， 谁是凶手，作案过程等等。在研究白垩纪末期事件时，科学家也必须逐一回答这些问题。

所谓作案动机是指事件发生的诱因。与达尔文的设想相反，我们几乎没有证据说恐龙的灭绝是由于失去生存竞争的能力。在当时，恐龙可说所向无敌。即使有设想中的杀手存在，也不是蓄意谋杀，而只是过失杀人，或者更贴切地说是过失杀龙。这种杀戮是偶然的，并无恶意，而且显然全无目的。

那么，谁是杀死恐龙的凶手呢？

被人称为中子的神探已经发现了一些间接证据，嫌犯是陨星，其重量达兆吨。最后一次亮相时正以每秒几十公里的速度向地球直扑过来，这是自寻毁灭的一击。但是，只发现了一根杀手的“发丝”，而不是杀手的尸体，可比作冒烟枪口的撞击坑也还是悬案。迄今为止，“验尸宫”还无法确定那颗陨星究竟是一颗小行星还是彗星。

这次谋杀又是如何进行的呢？

这是一个最难解决的问题，但解决这一问题是区分无罪者和罪犯的分水岭，因为小行星和彗星作案的方式是不同的。

专家齐聚一堂

为了解决这个问题，1981 至 1982 年间，先后召开了四次讨论会。第一次讨论会是 1981 年 5 月由恐龙专家鲁塞尔发起的，主要讨论白垩纪末期的生物灭绝。二十多名科学家齐集加拿大渥太华国立自然科学博物馆。包括阿佛雷兹父子、克鲁普和纳皮尔、斯密特、麦克林、柴尔斯坦和我本人在内的许多人都发表了自己的见解。加州大学洛杉矶分校的研究生凯特（Frank Kyte）也应邀与会。凯特和他的教授沃森（John Wasson）分析了北太平洋白垩纪—第三纪界线黏土样品，发现了和阿佛雷兹父子在史蒂文克林特村采集的样品中发现的同样高的铱浓度和其他亲铁元素异常。与会者中间，还有许多天文学、撞击力学、毒物化学、古植物学和恐龙古生物学的专家。他们从本学科的角度不时亮起红灯，使我们不致走弯路而尽量保持公正。

虽然这次会议的原意只是一种自由漫谈，但貌似离题的讨论证明，在一个学识渊博的群体里谈论问题会磨去粗糙的棱角，而使思想的菁华更加锋芒毕露。大多数与会者并不相信，仅是一个撞击体就会触发白垩纪的灾变，但无法达成共识，因此会后的出版物是以一种圆桌会议的纪要形式发表的。

以阿佛雷兹父子为首的柏克莱研究组提出的罪犯作案景象让人印象最深刻，人们戏称之为“暗无天日”说。他们提出，6500 万年前，一颗直径十

公里的陨石击中了地球。从爆炸和撞击坑中激起的岩石粉尘冲天而起，弥散到同温层中，项刻遍及全球。大部分的阳光受到遮挡，地球一片黑暗，光合作用因此停止，齐根斩断了生物的食物链，正是这一事件造成了我们在古生物纪录中观察到的生物灭绝现象。他们推测，在丹麦和意大利发现铱异常的黏土层，可能就是陨星撞击地球之后几年内的落尘堆积而成的。

乍听之下，“暗无天日”说似乎言之成理。但是我们对这种不寻常的撞击事件的后果还一无所知，因此很快纷纷提出问题：岩石粉尘激射到同温层中是不成问题的。但是，这些粉尘会不会如此迅速地弥散到全球呢？尘埃的数量足以遮天蔽日吗？由此引起的黑暗是否会持续很久，致使光合作用受到有效的抑制而招致大量生物的灭绝？达宁阶的界线黏土是否就是撞击事件发生后几年内堆积而成的喷射碎屑层？

回答这些问题需要许多学科的科学家帮助。阿佛雷兹的观点发表后不久，这些科学家就立即投入了行动。包括加州理工学院的奥基夫（John O’ Keefe）和阿伦斯（TomAhrens），纽约州立大家的梅洛什（Bill Me1osh）， 利佛莫（Livermore）的奥佛尔（Tom Orphal），休士顿月球和行星研究所的舒尔茨（Peter Schultz）和克罗夫特（Steve Croft），加州国家太空总署亚米斯研究中心的图恩（Brian Toon），罗沙拉摩斯的琼斯（Eric Jones） 和科迪斯（John Kodis），墨菲行星学研究中心的高尔特（Don Gault）， 以及其他许多专家进行了撞击力学的研究，并探讨一个直径十公里的地外星体直接撞击可能产生的影响。有人用电脑计算，有人在实验室进行模拟，忙得不亦乐乎。1981 年 10 月，第二次白要纪生物灭绝事件讨论会在美国犹他州的雪鸟城举行。由德州休士顿的月球和行星研究所发起这次会议，上述专家均应邀与会。

雪鸟会议的全称是“大型天体撞击作用与地球演化：其地质学、气候学与生物学含义”，由加州理工学院的西尔弗（Lee Silver）负责筹备。我在学生时代即与西尔弗相识，曾一道研究圣加布利尔（San Gabria1）的变质岩。而当我的专业爱好转向海洋地质时，他也成了一位行星地层学专家。在人类实现登月理想之前，他是向太空人介绍月球地质学的专家之一。我们分道扬镳已久，多年几乎不通音讯，其间只有一次信件往来：他以主席的名义致函通知我当选了美国地质学会名誉会员。1981 年，我应邀到新西兰和澳大利亚作为期三个月的讲学。八月的一天，有人告诉我，西尔弗从帕沙迪那

（pasadena）打电话找我，说有要事。我感到非常惊讶，立即回电相询。在电话里，西尔弗约我赶赴雪鸟城。我当时并不想去，因为我自认在渥

太华会议上已经把要讲的话都讲过了，而且 1981 年我在外旅行已久，但西尔弗仍坚持要我参加。这通横跨太平洋的电话僵持近半小时，我的电话恐惧症终于征服了我。我为逃避那恼人的电话机，违心的答应了。到了十月，我只得重整行装，乘机直飞盐湖城。

我在雪鸟城的表现颇为令人失望。匆忙中，我竟忘了携带报告所需的图

表。我感到非常内疚，又不敢直陈自己的疏忽，不得不谎称在旅程中丢失了行李，但我的朋友都熟知我是一位老练的旅行家，不致于把重要文件放在托运行李中。除了这一疏忽外，我对会议十分满意，因为学到了不少东西。由于我对大规模撞击作用的后果已不那么无知，所以才能回避错误，开始选择新而更合乎实情的解释。撞击情景历历如绘大型天体的撞击机制与小流星有极大的不同。小流星在大气圈中旅行时要经过比其直径大得多的距离，因此多半在空中发生燃烧或碎解。大气层的厚度约为 7.1 公里，大洋深度的中间

值为 3.6 公里，一个直径为十公里的一兆吨流星，其中心直径相当于大气层和大洋深度之和。奥基夫和阿伦斯指出，这样的撞击作用将轻而易举的在大气层中打穿一个大洞。天体撞上地球之后，吸起大量的喷射物，形成一个大球扶摇直上，这个空洞仍会留存。五公里深的大洋虽然也会产生一种巨大的压力使其下降减缓，也阻挡不了一颗大规模的流星以每秒 20 公里的高速从天而降，不过速度可能降至每秒六公里。但不管以何种比率计算，一颗流星通过大气层和大洋所发生的直接能量损失不会很大。通过大气层的损失肯定小于 5％，通过水体的损失也不会大于 15％。大部分的能量要在撞击时释放出来，无疑将形成一个巨大的撞击坑，熔融的岩石会铺满撞击坑的底部。在此同时，从撞击坑里激射出来的碎屑，与空气、水、蒸汽和气化的陨石混在一起，形成一个巨大的气柱直上重霄。这个气柱的直径可达几十公里，并在同温层中间侧向散开呈蕈状云。

从撞击坑中抛射出来的碎屑有各种大小不一的颗粒，数量非常可观。较粗的碎屑抛落物会堆积在撞击坑的周围，或像雪崩一般向外扩展。而小颗粒则将融熔、气化，并以超音速呈火柱冉冉上升。如果撞击物击中海洋，就会产生大量水蒸汽。琼斯和科迪斯曾经绘声绘影的描绘撞击后几秒钟的景象： 火球起始时是一个薄薄的热气盘，一秒钟后，气盘爆炸性的扩展，渐呈球状， 然后在半分钟内变成一个快速上升的热气柱，直达 30 公里的高空。一分钟

后，喷射物展开成为蕈状云，细粒喷射物可以被带到 100 公里以上的高空。奥基夫和阿伦斯指出，惟独有直径小于一公毫的最小颗粒，才有办法能

在同温层中停留足够长的时间，并散布到全球各处。公厘级和公分级的融熔颗粒虽然一样向上抛射，但将沿原来的陨落轨道回落。冷却后重行穿过大气层，成为玻璃陨石或玻璃质、石质或铁质微玻璃陨石。

证据遍布全球

尽管大家对白垩纪末期事件的描绘纷纭不一，但渥太华会议的结论却一致认为罪魁祸首就是陨星。我倾向于是陨落的彗星，因为它能引起污染，但是阿佛雷兹坚持小行星的观点。他们最得意的一个论点是这个天体散布了大量的铱。

彗星是一个“脏雪球”，所含的石质物质要比同样规模的小行星少得多，

因此所含的铱也要少得多。但是在界线黏土中发现的铱数量惊人。要沉积如此大量的铱，小行星必须重达 1000 亿吨，如果是彗星则还要加重十倍，达

到一兆吨。诚如路易斯·阿佛雷兹于 1982 年在美国科学院的一次报告中所说，阿佛雷兹父子认为较小天体的设想更为可信。但是，可信度只是一种信念，而并非有说服力的证据。

格里夫根据他对大量撞击坑的计算，估计一颗普通石质陨石或铁质陨石陨落时挖出的地面喷射物体积，大约是陨石自身的 100 倍，所以 1000 亿吨的小行星撞击作用将产生十兆吨的喷射物。虽然只有一小部分碎屑可以通过同温层分散到各地，但从天空中最终落下的颗粒将以地球物质的成分居多， 而非宇宙物质。

然而，欧洲几个点的界线黏土中铱浓度太高了。显然地源物质不可能超过宇宙物质的 100 倍，连陨落物体的十倍都不会超过。即使黏土中的所有颗粒都是撞击沉落物，从撞击坑中爆发出来的碎屑量也不会多于撞击体物质总量的十倍。

为了解决铱“过量”的问题，加州大学洛杉矶分校的凯特和沃森推测， 撞击天体必须是低密度的。其密度不能大于每立方公分 0.1 克，才能解释界线黏土中喷射物的极高地外物质含量，这一比重值与雪球相差无几。舍水质的彗星外，不可能是其他天体，也不会是石质的小行星。根据陨落物的体积， 这两位科学家相信该彗星的重量要略大于一兆吨，其直径应在十公里以上。那就必须是一个哈雷级的彗星。

科学无坦途，探索无穷尽，人们的注意力又转向喷射物的性质。斯密特在西班牙卡拉瓦卡（Caravaca）的白垩纪—第三纪界线黏土中发现了两种微玻璃陨石。其中较小的一种，大小和化学成分均与通古斯地区发现的球粒相似，而且铱浓度高达 56，900p.p.b.，接近铁陨石的含量。这种高铱含量说明这些物质直接来自陨石在空气中的爆炸，未被地球物质所污染。但较大的一种含铱量却不高，只有 10.4p.p.b.。因此，斯密特及其合作者得出结论， 这些圆形的盘状或哑铃状的较大微玻璃陨石原属陨落作用形成的融熔物质，主要是从撞击坑中挖掘出来的地源物质，但已受到地外物质的严重污染。进一步的研究显示，其痕量元素组成与大洋岩石相似。因此，这些喷射物似乎来自洋底的一个撞击坑。事实上，无论是成分与大洋岩石相似的大微玻璃陨石，还是成分更接近于宇宙成分的小颗粒，从前都在古比奥的界线黏土中发现过，后来在其他许多地区也陆续鉴定出来了。

经过更多的分析后，理论上的疑团开始冰释。在界线黏土中与宇宙物质混在一起的数量不多的地球物质，显然揭示了一次彗星撞击作用，而不能用小行星撞击作用来解释。为了研究撞击作用发生后喷射物的分布机制，奥基夫和阿伦斯在柏克莱的大型电脑帮助下，发现这两类尘埃的分布过程并不相同。喷射物一开始含有异常高的地外物质成分和极高的速度，其宇宙物质的含量同古比奥、卡拉瓦卡、史蒂文克林特村等地发现的小颗粒相若。柏克莱

的科学家推测，高速使之上升到十公里以上的同温层，并分布遍及全球。但是，速度较小、主要来自撞击坑内含较多地球物质的碎屑，大多在达到如此的高度以前已经落下，分布自然不能太广。受宇宙物质污染最轻的降落物应出现在最接近撞击坑处，而不会在界线黏土中。因此，依据富含宇宙颗粒的界线黏土，并不能准确的量出地球物质与宇宙尘埃的比值，所以完全无助于解决何种星体撞击成坑的问题。研究深了一层，我们却又回到了原点：界线黏土中的铱异常并不能说明陨落物究竟是小行星还是彗星。

然而，陨石撞击地球的证据确凿，而且确曾抛射出大量尘埃。微玻璃陨石的特征证明，这个地外天体并未像通古斯陨石一样在空气中完全碎裂。时间是真正的救主，科学上的一些争论只能靠时间来解决。事隔几年之后，当丹佛美国地调所的黏土矿物学家鲍欧（Bruce Bohor）研究拉顿盆地的界线黏土时，在几百颗正常的砂和粉砂颗粒中，发现了不少特殊的石英颗粒，其结构与在亚利桑纳陨石坑及其他大型撞击坑中发现的柯石英极为相似。形成此种石英需要极高的压力。在地球表面，只有高速的陨石撞击作用才能产生如此高压。这些资料虽均有利于地外星体撞击说，但撞击作用是否曾一度使地球暗无天日，仍然悬而未决。

奥基夫和阿伦斯相信，撞击作用的喷射物至少要在大气层中停留数星期之久，才能达到全球性的分布，而且仅限于最细的尘埃颗粒。大于一公毫的颗粒将迅速从同温层下落。即使是很细的颗粒，因撞击作用而熔接在一起时，也会凝成较大的颗粒而迅速沉落。图恩及其同事作了一些计算，发现大于四公毫的颗粒两周之内就会沉落，大于二公毫的颗粒则要几个月。0.5 公毫的颗粒如不能黏结成较大的集合体，要经过三年才能落地。由此可知，微玻璃陨石下落必定很快，而且分布极为有限。

界线黏土中的球粒最先发现于西班牙、意大利、丹麦和北太平洋的 DSDP 四五六站位。所有这些地点都是在北半球的中高纬度地区，因此我曾认为这是一个东西向延伸的微玻璃陨石分布区。这种分布区由快速下落的颗粒组成，曾透露许多广为人知的陨石撞击轨迹。如果白垩纪末期的大规模撞击作用合乎图恩的计算，那么微玻璃陨石分布区应能指示天体实际撞击点的位置。但是，斯密特最近写信告诉我，南、北半球的许多地方都已发现白垩纪末期的微玻璃陨石，铱异常也是全球性的。1982 年，路易斯·阿佛雷兹就曾断言，无论何地，只要有界线沉积物，就一定有铱富集。其浓度从几个 p.p.b. 到几十 p.p.b.不等。在阿佛雷兹的图上，已经标上了意大利、丹麦、西班牙、高加索、新墨西哥、德克萨斯、蒙大拿、北太平洋、南大西洋和新西兰等 36

个点。根据他在 50 年代追踪苏联氢弹试爆放射性落尘的经验，路易斯·阿佛雷兹估计，靠同温层的风将喷射碎屑从北半球带到南半球需要一年以上的时间，而非几星期。除了最细的颗粒外，其他碎屑在一个半球到另一个半球的长途搬运中早就落下了。因此，地球南北半球同时发现喷射碎屑，不能单用同温层风来解释，而必须另寻可能途径。阿佛雷兹根据罗沙拉摩斯的琼斯

和科迪斯的研究指出，撞击天体很可能是以一种很小的角度与地球相撞的。如果当时发生的事件确是斜斜的一击，那么，爆炸和喷射碎屑就可以掠过地球表面进入轨道，玻璃陨石和球粒就能在几小时内散布到全球。不管这种反弹式陨星的解释是否正确，事实是这些碎屑确实广布全球，而且根据铱异常判断，其数量的确相当可观。

黑暗大地

那么，是否有足够的物质形成遮天蔽日的尘埃圈，阻碍光合作用的进行呢？罗沙拉摩斯的格斯尔（siegfried Ger-stl）和札尔德基（ Andrew Zardecki）根据火山爆发时喷射出大量火山灰的资料，研究了同温层的尘雾覆盖全球这一极端情况下，光合作用减弱的情况。1883 年，喀拉喀多

（Krakatoa）火山爆发，喷出的同温层尘雾达一亿吨。光合作用所需的日光因此减少了 10 至 25％。1912 年，卡特曼（Katmai）火山爆发，放出的尘雾约为前者的一半，日光减少了 20％。格斯尔和札尔德基的模拟计算显示，要使太阳辐射减少到正常情况的千分之一，即达到漆黑一团的程度，至少要有400 亿吨尘埃喷射到同温层中。

一颗大规模的彗星，甚至毋需击中地球，就能提供那么多尘埃。只要一次比较接近的运行，就能在大气层留下足够的尘埃而招致完全的黑暗。

用稍高一些的数字，按 500 亿吨同温层尘埃计算，并设想层圈内的尘埃以每平方公分十毫克的密度均匀分布，图恩的计算结果与格斯尔和札尔德基的模型基本一致。在那时，地球到处的确像午夜一样漆黑一团，光合作用也将因此而完全停止。但是植物有储存能量的本领，大可以保持一段时间不死，并在大地重光时立即恢复光合作用。因此，植物是否会在暗无天日的情况下死去，尘埃的沉落速度就成了关键因素。图恩的数字表明，尘埃会很快下落，光合作用也将在三个月内重新恢复。

即使有更多的尘埃，达到数兆吨或几十兆吨，在撞击作用发生三个月之后，天空也会像月夜一样，呈现朦胧的光亮；四个月后，光合作用将恢复如初。图恩的计算中，假设小颗粒将凝结在一起迅速下落。如果不发生凝集作用，颗粒缓缓下落，黑暗将会持续一年左右；但这种情况基本上是不可能的。无论彗星抑或小行星造成多大规模的撞击作用，黑暗应该只能持续几个月。

如果陨星落入大洋，喷射物构成的火球将为一个巨大的“蒸汽泡”所包裹。克罗夫特模拟了大洋撞击作用的情况：一个直径十公里的石质天体，以每秒 15 至 30 公里的速度击中大洋，将使相当于陨落物 20 至 100 倍的海水，

亦即体积 1000 至 5000 立方公里、重量 1 至 5 兆吨的海水化为蒸汽。撞击发

生后一分钟，一个直径达 20 至 30 公里的汽柱将冲天而起，达到几十公里的高度。在撞击处，大洋将会沸腾！

冲入大气层中的大量水蒸汽，使直径达几千公里的一个地区之上的同温

层达到过饱和。蒸汽将迅速重新凝聚，以雨雪的形式重降地面。克罗夫特估计，大多数水分将在事件后数月内降落。总降雨量达上千公尺，以每天 5 至

10 公尺或 200 至 400 英寸的平均速率返回地表。我不禁想起了圣经上关于挪

亚洪水的故事，记载大雨滂沱达 40 天之久。设若当时有一颗大陨星击中大洋，这种景象在理论上并不是不可能的。当然，撞击海洋事件发生后，彤云密布，天空将更加黑暗。但在另一方面，雨雪有助于清理空气中的尘埃，加速大地重光。没有人计算过这两种相反效应的联合效应。但是不管陨星击中的是陆地还是海洋，暂时的黑暗世界似乎是无可避免的。

幸存与死绝之谜

几个月的黑暗会给生物界带来什么影响？虽然阿佛雷兹研究组中没有一个人自认是生物学家或古生物学家，但他们确实估计了黑暗世界的生物学后果。他们的估计既无新意，也未经深思熟虑，只是把暗无天日理论与古老的饥荒说连到一起，主张所有植物暂停光合作用以及海洋浮游生物大规模的永久灭绝，造成食物链的崩溃。按照他们的观点，光合浮游生物的灭绝，势必导致食物链上位置较高的海洋动物饥饿与死亡。由此可以解释大部分有孔虫的灭绝，以及箭石、菊石和海洋的爬虫类完全灭绝。

至于以上陆生植物为根基的第二食物链，他们认为，在黑暗时期原来的植物无疑将因无光而死，或者至少停止生长。即使在重见光明之后，新的植物会从种子萌发新芽或者从幸存的根部再度生长，但大型的食草动物和食肉动物都是直接或间接的倚赖植物生存，它们将因此而趋灭绝。至于包括原始哺乳动物的小型陆生脊椎动物，由于可以依赖果实、种子、昆虫和腐败植物为生，就从这场灾难中幸存下来了。

遗憾的是，这一简单生动的假说，并不足以证明黑暗的杀伤力，甚至不能说明食物链上的高层生物受到了明显的影响。因为白垩纪的生物灭绝有着非常特殊的方式，任何一个试图解释这种特殊方式的理论，就一定要解释为什么有些生物惨遭灭绝，而另一些生物却安然无恙；这是白垩纪末期灾变的要害所在。生活在海洋表层的海相浮游生物受到了严重的打击，深水底栖生物却逃过了劫难。在浮游生物中，分泌钙质骨骼的生物几乎无一幸免，而分泌矽质骨骼的生物却安然无恙。游泳的菊石、箭石灭绝了，但鹦鹉螺类的软体动物却躲过了这场危机。在底栖生物中，浅水种属的死亡率也不尽一致。例如，棘皮动物受害较小，比腕足类幸运得多。即使是腕足类，情况也不尽相同。生长在泥底上的幸存者较多，而生活在白垩质海底的种属受创惨重。小型淡水无脊椎动物，如河流和湖泊中的软体动物，似乎完全无损。在陆地上，比较大的动物，尤其是体重大于 25 公斤的动物最易受伤害。白垩纪末期生物的选择性灭绝，是最令人迷惑不解的问题之一，而且只有通过了解各种生命形式的生物学才能解决。使一种生物致死的因素可能正是另一种生物

幸存的机会，或者只不过是一种暂时的危机。这种复杂的情况取决于每一种生物的生活方式。

例如，阿佛雷兹研究组的科学家认为：进行光合作用的浮游生物在无光的条件下坚持不了多久。但在极区，长达几个月的完全黑暗是一种正常现象，光合浮游生物及以它为食物的浮游生物依然繁衍不衰。浮游生物在极区的冬天里可能暂不繁衍，却能越过黑暗岁月，在春回大地时重新勃发；生命之谜真使我困惑。我曾向研究海洋生物的朋友请教原因。

他们告诉我，如颗石藻的光合浮游生物，靠简单分裂繁殖，生命由周期性的活动期和休眠期组成。某些种属在活动期的分裂速度可达一日四次；进入休眠期时，其细胞失去鞭毛，并停止活动。还有些光合浮游生物，其活细胞藏在胞囊（通孢囊）中，就像熊躲在洞里一样。休眠期的生物或躲在胞囊中的生物并不需要进行光合作用，外部世界究属光明还是黑暗无关宏旨。最后，这些不活动的细胞也会发生分裂，形成大量周围长满鞭毛的子细胞，成为第二代胞子释放出来。极区和温带的超微浮游生物都有休眠的本能，而正是这种生命旋回的适应性使它们度过了漫长、寒冷和黑暗的冬季。

可以设想，全球短暂的暗无天日，将会把许多光合浮游生物驱入休眠期或蛰居期。而当大地重见光明时，某些浮游生物无疑又会产生活动期的新细胞并维持再繁殖。

如果光合浮游生物能经历黑暗而存活下来，那么其他浮游生物是否也能保存下来呢？是的，它们也有活动期和休眠期。我的同事奥勃亨斯莉（Hedi Oberhänsli），与图宾根的科学家一起在巴巴多斯附近的热带海域，进行过多年活体有孔虫的研究。她告诉我，她很喜欢一种叫作 Globorotalia sacculifer 的有孔虫，其生命周期与月亮的周期一致。幼年时成群潜入深海底，在那里长到成虫大小，在下一次满月时返回海面，繁殖新的一代。一个个体的寿命为一个月。如果持续数月的黑暗才能造成饥荒致死，那么这种生命短暂的有孔虫第一代仍可顺利的繁殖，并在饥荒开始以前很久寿终正寝。而以后的几代却不得不因为植物进入休眠期而面临食物日趋短缺的局面。那么，它们是否会因饥饿而死呢？

我为这一问题请教了加州大学戴维斯分校的利普斯（Jerry Lipps）。利普斯是一位专门研究极区活体有孔虫的专家，而极区浮游生物在黑暗的冬季是无物可食的。

利普斯告诉我，每当冬季来临，这些生物就停止繁殖进入休眠期，直到明春食物丰富时才能醒来。它们能休眠多久呢？利普斯不敢断言。但肯定可以坚持几个月，有的种属甚至会保持休眠状态达数年之久。

总而言之，黑暗可以致生物于死地的说法，虽然是一种看似成理的猜测，但谁也难以断言，所有的个体都无法逃避这一严峻的命运。尤其是极区生物已经提供范例，证明它们能够适应几个月的黑暗。大规模生物死亡并不一定导致大规模的生物灭绝，这是两个迥然不同的概念。尤其是在估计黑暗

对陆生植物的影响时，必须努力划清死亡与灭绝的界线。

历劫之后

几个月的黑暗无疑将严重摧残植物世界，植物将枯萎并大量落叶。沉积物中的花粉组合已经提供了生动的证据支持这一设想。美国地调所的楚迪

（Robert Tschudy）研究过鹰粉属植物群。这种植物在北美西部的灭绝， 标志着拉顿盆地白垩纪的终结；其层位与发现最晚期恐龙化石的层位相当。在同一地点，奥思及他在罗沙拉摩斯的同事在界线附近发现了铱异常现象， 找到了地外事件的证据。楚迪的花粉图提供证实灾难性环境变化的有力依据。

白垩纪末期，拉顿盆地是一片沼泽丛林，主要由被子植物（angiosperm） 组成，其中多数是乔木类。虽然到处都有蕨类植物，但其赖以繁殖的孢子， 在花粉组合中为量甚微，不及 5％。楚迪在鉴定了界线上下的孢粉组合后， 发现在铱异常层附近，植物面貌发生了极大的变化。界线以上几乎没有乔木花粉，但蕨类植物的孢子竟占孢粉组合的 90％。显然所有树木及沼泽树林突然遭到了毁灭性的破坏，只有羊齿类植物还能在劫后的土地上苟延残喘。楚迪把这一灾难性的变化与在印尼火山喷发区见到的情况进行了对比。从火山白喷溢而出的炽热熔岩，顺着山势奔腾而下，毁掉了沿途的所有树木。在森林再度繁殖起来之前的几十年间，只有蕨类摇曳在光秃秃的熔岩之间。

从楚迪的孢粉图上反映出来的植物剧变，是从两个相距不过一公分的样品中得出的。一公分的大洋软泥一般代表一千年的时间，但是陆上沉积物的沉积速率一般要比大洋高出许多倍。鉴于贫孢粉沉积物极薄，拉顿盆地的森林遭到摧毁的总时间可能还不到一千年。我们其实可以拟想，在陨星撞击之后，森林在一年内全部死去。

楚迪在紧接着拉顿盆地界线黏土之上的沉积物中，发现了高温炭化的植物碎屑，他怀疑是大范围的森林大火所致。楚迪的推测后来得到了芝加哥大学一批化学家的证实。他们在史蒂文史林特村和北太平洋的黑色界线黏土中也都发现了炭质灰烬，而且确定这些灰烬颗粒是陆上野火的产物。这么多灰烬埋藏在洋底的界线黏土中，促使芝加哥的化学家推测，在陨星撞击事件发生后，至少有十分之一的动植物在一次火灾中化为灰烬。

灾难之后的景观是不难想象的：烧剩的树干与倒伏的树木杂乱的堆在一起。在那些死去的树干上，长满了一簇簇的蘑菇。诚如地质记录所揭示的， 蕨类植物藉机崛起。有人设想，只有一些地方可以见到被子树木的幼苗，在成片的生物残骸之间，孤独的摇晃着它们的树冠。

但是楚迪的孢粉图还指出，植物的复原算是相当迅速。富含蕨类孢子的沉积层非常薄，就在界线沉积物以上几公分处，花粉的数量又重新超过了孢子。可以想象，新一代的植物在几十年间又已枝繁叶茂，重现生机。一二百

年间，又是一片茂密森林，只有几种如鹰粉属的植物未能在劫后重返植物王国。

虽然孢粉和孢子资料描绘的故事揭示了一场巨大的灾难，而且当第一个静寂的春天重返地球时，死灭的森林中和光秃秃的原野上已不复有野花盛开，但在陆地植物的演化长河中，这一事件似乎并不重要。因为白垩纪末期陆生植物的大规模死亡，并未引起多少植物种的灭绝。如果楚迪关心一下植物的灭绝格局或歧异度的变化，他本可以得出白垩纪末期植物并未发生重大变化的结论，但他失去了机会。另一位著名的古植物学家，斯密生博物馆的希基（LeoHickey）抓住了这一机遇。他在白垩纪一第三纪界线上下植物种属的统计分析中，计算了白垩纪植物延续到第三纪早期种数的百分比。

希基在《自然》杂志上发表了一篇文章，题为“陆生植物证据支持白垩纪末期生物的渐进演化而非灾变”。其中指出，幸存生物的格局显示出太多的随机性，不足以说明曾发生令人毛骨悚然的全球黑暗。例如，他发现在南半球高纬度地带（南纬 60 度以南），90％的植物都未遭死动；而在中纬度地区则有 60％的植物幸免于难。热带地区的情况比较复杂；有的地方幸存率达 100％，而另一些地区，幸存率只有 20％。在北半球，高纬度地带的情况变化更大，幸存率从 95％到 5％都有。在西伯利亚和北美西部的鹰粉属植物群中，75％的白垩纪种属都灭绝了。希基描绘的植物分布格局其实只是揭示了一个事实，即愈向北，生物的破坏程度愈严重；但他并未领悟到这一事实的重要意义。

如果加上季节因素，希基关于选择性灭绝的资料恰恰证明了地外灾变。陆生生物与浮游生物一样，为了适应恶劣环境也会进入体眠期，不过其准备工作要比实际的冬天提前几个月。在南半球的高纬度地区，从四月份开始的长达数月的黑暗，对植物社会几乎不会有什么损害。那时已临近冬天，植物已经通过积蓄淀粉和落叶等方式完成了休眠的准备工作。当南半球的春天在九月份重返时，天空已恢复清明，植物及其种子又有了重新萌芽的条件。因此，对于南极的植物，事件并未扰乱其季节性的节奏。

但是，北半球的情况就不同了。四月份开始的黑暗，将给植物界带来毁灭性的打击。因为其时正值早春，植物刚刚从休眠期中醒来，进入活跃生长期，光合作用不可或缺。一旦发生这样的黑暗，植物将因不能重返休眠期而死去。无法再持续休眠下去的种子只好萌发新芽，但是没有光明也就无法进行光合作用，于是新芽必将因此而夭折。于是就发生了希基发现的规模远大于南半球的大规模植物死亡或灭绝现象。植物愈向北所受摧残愈重的分布格局，说明一颗巨大的陨星在北半球的春天击中了地球。

被希基认作随机现象的灭绝百分比变化，也可以用许多其他方式来解释。种子休眠期的长短就是关键因素之一。贾曾（David Jarzen）引用针对 180 种马来西亚树木发芽情况的研究，为我们提供了一个佳例。在那里的

热带丛林中，65％的种属都在大约 12 周内萌发新芽。如果陨星在春天击中

地球，三四个月后尘埃落尽，天空再度重见光明，那么，休眠期只有六周而发芽最快的种，将失去幸存的机会。对有三个月休眠期的大多数种子来说， 陨落事件只是轻描淡写的一击。当然，休眠期长达六个月以上的树木，就会呈现高幸存率了。

对于因休眠期足够长而幸存下来的种属，情况也不一样。有的也会因为失去繁殖能力而灭绝。印第安纳大学的迪尔契（David Dilcher）指出，白垩纪末期的被子植物一般是靠昆虫传播花粉的，到第三纪早期风媒植物才迅速扩展。这项事实是否指出白垩纪末期事件引起了昆虫的灾难性死亡呢？如果昆虫大批死亡，那么靠昆虫传播花粉的植物将因此而失去繁殖能力。但是风力依旧，从而使风媒植物在大地重光后的若干年中有了蓬勃发展的机会。

锲而不舍寻真相

虽然暗无天日的设想为白垩纪末期的植物变化提供了一种解释，但把恐龙灭绝与它联系到一起的尝试，却不免有牵强附会之嫌。计算的结果显示， 黑暗时期只持续了几个月。因此草料应足够一些食草动物活存，一些食肉动物也可以靠其他动物尸体熬下去。把所有的恐龙都归因于饥馑而死，实在令人难以置信。有人说，恐龙是靠目力觅食的，黑暗将使它们无能觅食而陷入饥荒。但是并无证据说明它们的嗅觉和听觉不够发达，也无证据足以说明在黑暗时期的生存竞争中，夜行生物有任何占优势之处。

尤其甚者，暗无天日说之所以证据不足，不在于一颗巨大的陨石有没有办法扬起足够的尘埃使天空转为漆黑一片，而是在于每百万年或每千万年都会发生的撞击事件就能引起类似的情况。休梅克对陨石撞击地球事件的频繁了如指掌。诚如他在一次讨论会上所云，如果黑暗就能引起生物的大规模灭绝，地质纪录中就一定会有更多生物大规模灭绝的证据。

这一假设的最后检验是灾变的时间表。如果黑暗真是白垩纪生物灭绝的原因，那么灭绝只能发生在大地重光前的几个月内，或者按照最极端的估计，也必须在几年之内完成。所有的菊石、箭石、厚壳蛤和恐龙，以及仅有极少例外的全体有孔虫和超微浮游生物，真的都是在那么短暂的时间内灭绝的吗？