如今，我们的世界生机盎然
随处可见活着的生灵
那么请想象一下所有这些生命 有95%在一瞬间遭到了毁灭
这不是虚构的故事
它确实发生过
就在2亿5千万年前
那天就是“地球劫难日”
地球劫难日
南非的卡鲁盆地
一片神秘莫测、荒凉凄美的土地
植物、动物和人类只能在此挣扎求生
但它以前并不是这样
大约是在3亿年前
也就是科学家们称为二叠纪的时代
它还是一块绿洲
当时的景象应该是一片低洼平原
远处环绕着群山，近处有蜿蜒的河流
河岸边植被葱郁， 生长着像蕨类植物这样的低矮植物
背景则是许多千奇百怪的树木
这是一个比恐龙还要早亿万年的时期
统治地球的是一些 几乎被遗忘的奇特生物
它们叫做兽孔类
兼具哺乳类和爬行类的特征
是第一类完全称霸陆地的动物
二叠纪随处可见五六十种 和睦相处的爬行动物
它们对食物各有偏好， 而且有着不同的习性
这是二齿兽的头骨
这里是头骨顶部，下面这里是颌部
它有一个龟嘴一样的吻，就在这下面
二齿兽是一种河马般大小的植食动物
像现代草原上的牛群一样布满整个生境， 成群结队地在二叠纪洪漫平原上漫步
它们的主要天敌是丽齿兽， 二叠纪的丛林之王
它们真的很可怕， 是世界上首次出现的凶猛食肉动物
它们长着剑齿，能长到这么长
就像很久以后出现的著名的剑齿虎一样
它们会跳到这些河马一样大的 植食动物的背上
划开厚厚的皮肤，撕扯里面的肉
在长达3000万年的时间里， 这些奇异的动物统治着地球
这是一个稳定而繁荣的世界， 有着自己的完善方式，正如今天的世界一样
接着，大约是在2亿5千万年前， 几乎所有生物都突然灭绝了
化石记录显示二叠纪末期的 岩床中没有任何生物化石
没有一点生命迹象
这就是“死亡地层”
这个地层的现象说明 它是形成于大灭绝之后
我们在这个地层中还没有 发现任何一种表现生命的迹象
我们称之为“空白地层”
它没有植物的证据，没有土壤的证据， 特别是，它还没有动物的证据
它完全死气沉沉
从一片丰饶无比的土地 变成一片生态沙漠
从雨林一般的多样环境变成 只有少数几种从大灭绝中逃生的物种
科学家们将这次毁灭性的生物灭绝事件 称为“二叠纪生物大灭绝”
地球历史上还从未出现过 如此大规模、如此严重、如此彻底的灾难
二叠纪生物大灭绝远比 后来出现的恐龙灭绝事件可怕得多
恐龙灭绝发生在6500万年前
大概消灭了地球上65%的物种
仍然有不少生物还活着
我觉得要是你再回头看看 二叠纪生物大灭绝
你基本上看不到什么生物
二叠纪晚期95%的生物遭到了毁灭
这是进化史上记载的最大的一次倒退
然而直到今天，我们仍然 对这次重大事件所知甚少
谁都无法解释它为什么会发生
或是预言它是否还会再次发生
数年来，科学家们一直 都在二叠纪岩层中挖掘线索
可是他们无论到哪里 都没能找到这场大屠杀的起因
哪怕连足印和指纹也没有
仿佛那个“杀手”真的是来无影去无踪
后来直到上世纪90年代初， 他们终于有了进展
西伯利亚的冻土层下 埋藏着数千英里的熔岩
这个地区叫做西伯利亚地盾
今天，该地已被积雪和植被覆盖
但地表之下却遗留着地球上有史以来 规模最大、毁灭性最强的火山爆发的远古证据
2亿5千万年前，西伯利亚 方圆数千英里的土地都是一片火海
Vincent Courtillot是首批 对此深入调查的科学家之一
我仿佛看到耀眼的火墙 蹿上天空1英里高
从地平线的一端烧到另一端， 绵延数千英里
这种现象叫做泛布玄武岩喷发
当时地壳撕裂， 熔岩如洪流般涌没整个大陆
这种喷发可持续几百万年
谁都无法解释它发生的原因
先是一座火山大规模爆发， 然后一座接一座地爆发
可能有短暂的停歇，接着10座火山 一起爆发，最后所有火山都开始爆发
仅在短短几十万年内
直到大约100万年后，地球才停止涌出熔岩， 那时已喷发了数百万立方公里的熔岩
所以这场规模巨大的火山活动 比人们先前所见的都要大好几万倍
Courtillot想知道这么大规模的火山爆发 对地球上的生物会造成什么影响
西伯利亚地盾是否就是“二叠纪杀手”呢
尽管无人见过泛布玄武岩喷发， 他却找到了一条线索
就在200年前，在冰岛的 一个叫做拉基的地方
一场类似的小规模火山爆发 改变了整个北半球的气候
当时还是美国驻法大使的 本杰明·富兰克林
记录下了它对欧洲气候的影响
“空中密布着火山灰”
“整个夏季暗无天日”
“8月份就下起了大雪”
“那年冬天是我记忆中最糟的一个冬天”
1783～1784年的那个冬天 出现了奇怪的褐雾
雪下的特别大， 冬季一直延续到第二年夏天
那年被称为“无夏之年”
没有葡萄，没有葡萄酒，小麦颗粒无收
这种恶劣的天气甚至 影响到了北美、日本和中国
利用拉基的证据，Courtillot建立了一个模型， 解释西伯利亚地盾如何摧毁整个世界
首先，火山喷发 将数千吨的尘埃送上天空
阳光渐渐被阻挡
气温不断下降
首先造成全球性的冬天——火山冬天
每次喷发产生的尘埃和硫磺 都会使大气降温
它会持续几年，甚至几十年
这类似于核冬天
延续数十年之久
但这仅仅只是开始
随着天空逐渐晴朗， 熔岩挥发出的大量气体
慢慢包围了整个地球， 形成一个二氧化碳罩
二氧化碳是相当强大的温室气体
渐渐地，几千年后地球上 又出现了全球大变暖的现象
二氧化碳会造成温室效应， 严寒再次被高温所取代
所以地球遭受了双重打击， 先是一阵严寒
然后再是长期的炎热
这些因素共同作用，100万年后， 地球肯定已是面目全非
气候剧变，这势必会造成生物大灭绝
由此看来，Courtillot已找到了 引起大灭绝的原因
这里的确发生过毁灭性的事件， 而且几乎就在当时
然而这些证据看来并不直接
在美国，地质学家Peter Ward 也在研究这些证据
他认为，要造成如此大的灾难， 气温就必须急剧上升
必须是非常突然、非常剧烈的升温现象
才能造成生物大灭绝这样的灾难和破坏
Ward更加仔细地研究了 西伯利亚地盾的数据
他估算了火山爆发产生的熔岩量
并依此算出这些熔岩 所能释放出的二氧化碳总量
接着他又算出它们 将对全球温度造成多大影响
我们研究了西伯利亚地盾
我们推算熔岩会产生多少气体， 以及它们会使地球气温升高多少度
结果，在假想的最差情况下， 当然，对地球来说已经是最差的情况了
它们能使地球温度升高5℃
地质记录显示，当全球温度 突然上升4～5℃时
很多物种都会灭绝
不过没有任何证据显示 这类升温现象会导致95%的生物消亡
他的计算结果表明要造成这种灾难， 温度必须升得更高，或许是两倍
科学家们算出只有当气温突然升高10℃时， 才有可能杀死这么多动物、植物以及其它生物
西伯利亚地盾造成全球升温5℃， 这确实会引起气候剧变
但至于引起生物大灭绝， 我觉得不太可能
看来Courtillot的理论确有缺陷
西伯利亚火山爆发的确很可怕， 还不至于如此具有毁灭性
一定还有更恐怖的灾难
1998年，美国地质学家Mike Rampino 前往阿尔卑斯山寻找线索
它是欧洲为数不多的 拥有二叠纪化石的地区之一
Rampino多年来一直 致力于研究生物大灭绝
他认为人们忽略了一个关键的信息
谁都不知道这场大灭绝究竟持续了多久
他认为如果了解了这一点， 就有可能找出最后的真相
他寻找的究竟是“瞬间的杀手”呢 还是“长年的凶煞”呢
我们想知道的一个情况就是 二叠纪生物大灭绝到底有多快
所有这些生物的灭绝持续了多长时间
他计划使用最新的检测系统
该系统的依据是二叠纪末期的化石记录 保留在一个很薄的岩层中
如果他能得知这个岩层堆积所需的时间
他也就能知道大灭绝持续了多久
二叠纪岩层的上方 自然是下一个地质年代
三叠纪
这就是二叠系-三叠系界线层
这个界线层是在我下方的二叠纪岩层 和我上方的三叠纪岩层之间
这个界线层就是生物大灭绝发生的时期
我们在此的工作就是测定在这个发生 大灭绝的地层中，沉淀物的堆积经过了多长时间
Rampino的系统依赖一个现象，即地球围绕太阳 运行的轨道每隔23000年就会发生微小的改变
这也导致气候发生些许变化
继而造成每隔2.3万年 形成一个独立的岩层
Rampino拍下了岩层的照片
并把它们输入手提电脑
我增强照片的分辨率
通过分析数据， 我就能找出2.3万年的周期
由此我也能找出大灭绝发生的时段
整座山峰宛若巨大的卷尺， 每个岩层“刻度”代表了2.3万年的时光
接着，Rampino将保有大灭绝证据的岩层 放到这类周期岩层中进行研究
发现它的厚度连周期岩层的一半都不到， 只有8000～10000年，比人们估计的快了许多
这说明大灭绝只是 发生在很短的一段时期内
还不到1万年，几乎就是一瞬间
也就是说这场大灭绝绝对是灾难性的
能如此迅速地杀死这么多生物， 这个“杀手”必然十分暴烈
Rampino认为事实只可能是一种情况
持续时间不到1万年的 大灭绝事件是非常突然的
这说明二叠纪末期 发生了一次陨石大冲撞
Rampino认为，2亿5千万年前， 一块巨大的陨石撞上了地球
冲击波席卷全球，瞬间杀死了 数千英里范围内的所有生物
小行星或彗星猛烈撞击地球的威力 相当于10亿枚原子弹在同一时间同一地点爆炸
几乎就在同时， 数百万吨烟尘遮蔽了阳光
这一切发生得都很突然
比泛布玄武岩喷发造成的 气候剧变快得多
气温在一夜之间骤降
形成一个巨大的陨石坑， 大量尘埃和碎片被抛进地球大气层
地球上的生物只得面临悲惨的结局
Rampino的计算显示这个核冬天比先前推测的 西伯利亚地盾引起的核冬天更庞大、更严酷，也更短暂
生命几乎在霎那间消亡殆尽
“天体碰撞”听起来像是科幻小说
不过确实发生过类似的事件
大部分科学家都认为，恐龙的灭绝 就是因为发生在6500万年前的这类灾难
而二叠纪的这颗陨星必定更加巨大
撞击地球导致恐龙灭绝的 小行星直径至少是10公里
二叠纪生物大灭绝更加严重
所以当时撞上来的小行星应该更大， 可能达到直径15公里
这种解释看起来很完美
一颗大小如同曼哈顿的陨星 消灭了地球上绝大多数生物
然而这还是有些说不通
但凡撞击地球的天体都不可能不留痕迹
消灭恐龙的那颗陨星在墨西哥海岸 留下了一个陨石坑“伤疤”
那么二叠纪撞击坑又在何处呢
科学家们四处搜索，但无论如何也找不到 符合二叠纪天体碰撞事件的陨石坑
后来一位来自伦敦的科学家 提出了全新的观点
Adrian Jones模拟了地壳撞击的结果
他认为地质学家们 是在寻找不存在的东西
按照传统的大碰撞观点
一颗小行星高速撞上地壳， 立即形成一个很深的撞击坑
就在形成这个很深的撞击坑的同时， 撞击坑下方压缩的岩层随即反弹
于是撞击坑扩张成比较浅的形状
所以在正常情况下， 陨石坑应该更大、更浅
不过Jones认为这么大的天体 撞上地球上肯定还会发生别的情况
我们认为除了小行星本身释放能量外
撞击坑变回到较浅的形状的过程中 也会释放大量能量
Jones的理论认为当地壳在陨星撞击后反弹时， 会产生超出任何人想象的极高热量
他建立了计算机模型
研究撞击坑形成时可能发生的情况
撞击造成了一个深坑
它反弹后成为一个更宽、更浅的坑
可是后来，由于陨石过于巨大， 发生了一些新的情况
它熔化了地壳，熔岩被释放出来
模拟的最后阶段显示熔岩灌满了陨石坑， 甚至漫出陨石坑的边缘
我们可以看到原来的陨石坑，包括它的坑壁， 都已被大量熔岩彻底淹没
所以从地表根本看不出陨石坑的形状
也就是说，二叠纪撞击坑 完全注满了熔岩
人们之所以找不到它 就是因为它已经不存在了
这种观点很有说服力
但它是不是太简单了呢
当大型天体撞击地球时， 通常会留下不止一个“伤疤”
同样也会留下碎石和尘埃 因撞击力而被撒落全球的痕迹
如果Jones是正确的， 那么二叠纪陨星也应该留下类似的证据
但是在地球上， 无论多宽多长的二叠纪岩层中
都没能发现有关陨石的一点线索
Greg Retallack是其中一位搜寻者
他的工作重点是在南极洲
整件事中的确有一片空白
我们致力于找出它的真相， 很多时候线索就摆在我们眼前
上世纪90年代中期， 他带领一支探险队前往考察
这是一生中最难忘的一次旅行， 也是我15年前最想做的事
队员们一连几周都在考察二叠纪岩层
尤其是有一个岩床引起了他的注意
它是二叠纪末期的岩床， 岩床中的石英颗粒具有很不寻常的特征
石英是地球上最常见的晶体
通常是白色半透明的
大部分石英就像我手头上这些颗粒一样， 是非常纯净的颗粒
在显微镜下显得亮闪闪的，纯白无比
但是有些石英晶体既不白，也不透明
这种石英中有非常奇怪的 平行裂丝状结构，从各个角度贯穿晶体
看来有什么东西破坏了石英
Retallack很清楚只有强力冲击 才会造成这种纹理
看起来这必定是大型天体所为
他似乎已找到了所有人梦寐以求的线索
可是新的问题又出现了
Retallack深入研究这些证据后 有了惊人的发现
消灭恐龙的陨石留下了大量的破碎石英
还带来了主要存在于外太空的 金属元素——铱
陨石中通常都有这种成分
6500万年前消灭恐龙的陨石 留下了不少证据
譬如有一层较薄的沉积岩层， 它们是大爆炸后从大气层中散落下来的
岩层中有一些因为压力而被粉碎的石英
还有被小行星带来的铱元素
可是Retallack的样本中， 这两种物质的含量都很少
可以肯定，如果天体碰撞论 是完整的解释
那么二叠系-三叠系界线层中就该含有大量石英颗粒和铱元素， 就像恐龙灭绝时一样，但它却是不同的情况
既没有铱元素的踪迹， 也没有多少破碎石英
这完全说不通
既然能杀死地球上95%的生物， 这颗小行星必须得有曼哈顿那么大
然而证据显示， 即使二叠纪晚期发生过天体碰撞
那场碰撞的规模也不算大， 并不足以摧毁世界
这个“二叠纪杀手”又一次 躲开了科学家们的视线
利兹大学的地质学家Paul Wignall 一直对天体碰撞论持怀疑态度
这种理论非常适于解释 后来发生的恐龙灭绝事件
但对于这场特殊的大灭绝事件， 我认为没有什么可信的证据
Wignall怀疑所有有关大灭绝的解释 都是基于相当不足的数据
他知道有个地方或许能找到更多资料
格陵兰
那里以富含二叠纪岩石而闻名
但一直被认为是一个探索的艰险之地
上世纪90年代末， 他孤注一掷，飞往该地考察
把所有资料带上直升机，飞进这片荒野
他们把我们载到一片空旷地， 我们在那里一呆就是几个星期
他们的第一项任务是找到二叠纪岩层
他们甚至不知道它在哪
我们中有些人从没到过那儿， 我们根本不知道该去哪里找
我们在找到它之前 还要进行大量探险，走很多路
最后，他们终于找到了目标
它大大出乎他们的意料
与平常所见的狭窄岩层不同的是
包含大灭绝记录的沉积岩层 上下伸展了数米多宽
它是记录二叠纪生物大灭绝 最完整的岩层之一
我们都很吃惊， 竟然要测定这么宽的崖壁
看起来这几十米的崖壁应该包含 二叠纪生物大灭绝的完整故事
收集到的化石能讲述更详细的故事情节
告诉我们先前不知道的 关于这一时期的更多信息
它们是二叠纪的
即使用肉眼观察， 有一点也是显而易见的
天体碰撞论在时间上大错特错
格陵兰的岩层表明 大灭绝是一个渐进的过程
事实上，它显然延续了数万年
我们看到大灭绝并不是突然发生的， 事实上，它分布于好几个岩层
可见它一定持续了较长的一段时间
Wignall希望他能有大的发现
考察队花了几个月收集标本
他们寄回英国的标本多达20箱
看来“二叠纪杀手”终将原形毕露
回到利兹后，Wignall意识到 他无意中发现了化石中的“无主珍宝”
岩石中埋藏了好几千个
很多都非常小，只能通过酸浴获取
结果，他的研究小组收获了惊喜
这个故事令我们兴奋不已， 我们一连干上几周，粉碎一桶桶的岩石
每当筛选出一块化石，我们都会很激动
Wignall的沉积物将揭露 最详细并且尚未人知的大灭绝真相
这些岩石中包藏着大量微小的化石
含有关于那个时期相当丰富的信息
毫无疑问，我们能从中 了解到生物灭绝的顺序
从而从头到尾了解整个灭绝过程
他将首次揭露当时到底发生了什么
结果令人大吃一惊
大灭绝经历了3个独立的阶段
大灭绝首先是在陆地上开始的
陆地上的动植物都相继灭亡
这一阶段大约持续了4万年
这是第一阶段
这一时期导致部分、而不是全部 陆地物种灭亡
接下来，在大灭绝开始后的40000～45000年间， 是一个非常剧烈而突然的海洋物种灭绝时期
这就是海洋生物大灭绝事件， 比先前陆地上的短暂迅猛得多
看来大灭绝的第二阶段 导致所有海洋生物极速灭亡
接下来就是第三阶段
大灭绝再次杀回陆上
在那之后便是陆地物种灭绝的高潮
所有最典型的动植物都开始消失
这一阶段一直持续到 大灭绝开始后大约8万年
3个漫长缓慢的过程 总共延续了8万年之久
与先前的天体碰撞论大相径庭
然而Wignall仍旧无从得知 事情发生的原因，以及“杀手”的真实身份
不过他找到了线索
岩石的分析结果表明就在海洋生物大灭绝刚刚结束、 陆地生物的最后大灭绝即将开始之前
碳元素的一种同位素——碳-12 出现奇怪的数量激增现象
它通常产生自腐烂的动植物
不过此次激增数量巨大
单凭这一点并不足以解释
Wignall意识到这是一条新的证据
如果能对此作出解答， 或许就能获得解开二叠纪之谜的密钥
碳-12的猛增显然包含了一些事实
它是了解二叠纪生物大灭绝真相的线索
这段时期发生了一些神秘的事， 但它们究竟是什么并不是一眼就能看出来的
解谜的密钥来自一个出人意料的地方
Gerry Dickens是一位 研究能源开采的地质学家
他对二叠纪生物大灭绝没有太大兴趣
一天晚上，他在酒吧里遇到了一位朋友
我们谈论着我们整个夏天都在忙些什么
他告诉我，他正在研究 碳-12的数量为什么会迅速增长
因为岩石记录中出现了这些标记
这很难解释，他感到莫名其妙
Dickens对此很好奇
多年前，他曾去过 墨西哥湾的一个钻井平台
勘测一种新型能源，叫做甲烷水合物
一种大量封冻在海底的气体
Dickens知道这些甲烷含有大量碳-12
他也知道全世界沿岸地区 都分布着这些甲烷水合物储层
比如，南美洲、中美洲沿岸、 美国西海岸、加拿大沿岸
澳大利亚、印度尼西亚沿岸
实际上，所有大陆架边缘地带的海底 都有大量腐烂的有机物在释放甲烷
他现在想知道，这些大型甲烷矿藏 是否就是二叠纪岩层中碳-12的来源
如果是，它们又是怎么进入岩石的呢
Dickens决定展开调查
自然生成的冰冻甲烷 很不稳定，也很难获得
所以样本只能在实验室中人工制造
问题是，甲烷如何 从深海底上升到大气层中
他将几块人造甲烷放入温水
反应十分强烈
它们分解了
Dickens发现即使很小一块冰冻甲烷 也能释放出大量含有碳-12的气体
实验证实了他的假设
碳-12的剧增正是甲烷大量释放的结果
此外，他还有别的发现
水温只要略有升高， 甲烷就会融化，释放出碳
对于地质记录中发现大量碳-12的解释是
海底某处的水温可能升高了大约5℃
他于1999年发表了这一研究结果
其反响出乎他的意料
在5000英里之外的英国，Paul Wignall 以极大的兴趣拜读了Dickens的发现
我突然意识到他的很多观点 正好能解释碳-12激增的原因
补全了我们从格陵兰带回来的那个故事
它正是二叠纪生物大灭绝 故事中漏掉的一环
此时，Wignall开始思考
这么多甲烷会对全球气候 造成何种影响呢
它是人类已知最强的温室气体
Wignall建了一个简单的气候模型， 用碳-12作为甲烷数量的标记
它并不能直接研究出 这些甲烷释放后的影响有多大
但是能通过碳-12的增量 计算出甲烷释放的热量
结果表明只要有足够的甲烷进入大气， 就能使全球气温上升4～5℃
4～5℃并不足以毁灭世界
但后来Wignall意识到 这只是故事的一部分
在甲烷融化之前，有些因素已经 使全球气温上升了4～5℃
然后甲烷再使全球气温上升5℃， 总共是10℃
事实上，这已足够杀死所有生物
Wignall渐渐明白 格陵兰的证据说明了些什么
“二叠纪杀手”不止一个
而是两个
Paul Wignall现在将把 2亿5千万年前发生的事串联起来
和许多人想的一样， 它从西伯利亚地盾开始
数千英里的熔岩通过裂缝 从地壳深处奔涌而出
它就是第一位“杀手”
想象一下一头南非的二齿兽 正爬出洞口，仰望天空
天空有点泛紫，时蓝时红， 因为遥远的俄罗斯正在发生大规模火山爆发
它先是感到有点热
然后气候一年比一年糟
接着是一个严寒的冬天
随后又是缓慢而持久的全球变暖
渐渐地，全球气温上升了4～5℃
陆地上的一些物种灭绝了
接着海洋开始升温
海洋生物也灭绝了
然后出现了新的情况
变暖的海水释放了 困于海底的第二个“杀手”
甲烷
这大量涌出的温室气体 使全球温度又升高了5℃
此时，地球比以前热了10℃
气温上升10℃听起来不算很多
但这10℃意味着 英国南部将变成撒哈拉沙漠
地球上各种各样的生物几乎全都遇难
终于有了一种解释能 拼凑起所有这些零碎资料，并说明所有的证据
科学家们或许真的找到了 二叠纪生物大灭绝的原因
直到10万年以后，地球才开始恢复生机
那时，一类新的物种统治了世界
恐龙时代由此开启
但是地质学家们发现，二叠纪的一种 奇特的半哺乳类半爬行类动物也活了下来
它是一种和牛一样大的 植食动物，叫做水龙兽
这种模样奇怪的动物 是地球史上最重要的陆地动物之一
因为这些水龙兽正是所有哺乳动物的祖先， 当然也是我们的祖先
我们今天之所以在世上，就是因为这些长相古怪的家伙 顽强地挺过了地球上最惨烈的一场生物大灭绝