一顆直徑為10公里～15公里的流星具有巨大的破壞性——無論是對環境還是生命，都是如此。
每個人都喜歡恐龍。無論它們以骨骼、化石，甚至以塑料模型的形式出現，不管老幼都為之著迷。孩子們喜歡這些來自過去的生物，他們用積木拼出恐龍的形狀，並能夠記住絕大多數成年人都不會拼讀的名字。任何展出恐龍的博物館都會出現眾多的觀眾，包括小孩子以及家長。自然博物館的館長們深知這些奇異的古代爬行動物的吸引力。紐約的美國自然歷史博物館將其最主要的展品定為霸王龍（意為「蜥蜴之王」）和雷龍的巨大骨架，並且在入口處佈置了相關的模型來迎接觀眾的到來。
恐龍受歡迎程度的進一步證據是，恐龍在流行文化中的明星角色。從《摩登原始人》（The Flintstones）裡的迪諾（其實在陸地上，恐龍並沒有與人類共存過），到《侏羅紀公園》的再生恐龍（其實它們在未來也不會與人類共存）。即使是《金剛》的電影人也不滿足於一隻巨大的可以爬上帝國大廈的大猩猩。我想，他們需要加入一個完全多餘的有恐龍的場景。
為什麼？因為恐龍太讓人不可思議了。它們看起來和今天的動物非常相像，讓人覺得似乎很熟悉，但是又非常不同，它們的奇異和古怪激發了我們的想像。恐龍有角和冠，還有骨質鎧甲和刺。一些恐龍體型龐大、行動緩慢，而另一些卻小巧而靈敏。一些恐龍生活在陸地上，有的用兩條腿走路，有的用四條腿走路；而有一些則會在空中飛行。
然而，對許多人來說，當他們想到恐龍的時候，第一個劃過腦海的事情是，那些體型龐大的動物永遠也不能再在地球上行走了。雖然一些恐龍的確演化成了某些鳥類，並存活到了今天，但這些已經統治陸地長達幾百萬年的恐龍在大約6 600萬年前滅絕了。有些人甚至帶著淡淡的優越感來看待恐龍的滅絕，如此強大而機敏的生物怎麼會愚蠢到讓自己消失呢？而事實是，恐龍作為地球上霸主的時間，要遠遠超過人類或猿類可能生存的時間。恐龍的消失，並不是因為它們自身的錯誤。
是什麼造成了陸生恐龍從這個星球上消失的？這在很長一段時間裡，是困擾科學家和公眾的一個巨大難題。為什麼這個多樣化的、強健的群體，而且似乎已經適應了當時環境的群體，突然在白堊紀末期消失了？這個話題好像離物理學，特別是與暗物質有關的物理學有些遙遠。但這一章我會給出許多證據，這些證據已經表明，流星體的撞擊幾乎可以肯定是恐龍滅絕的罪魁禍首，而且這需要和太陽系的外來物體連接起來。而且，如果我和合作者所做的推測最終被證明是正確的，那麼銀河系平面上的一個暗物質盤便是觸發流星體的致命軌跡的原因。
不管暗物質是什麼角色，來自外太空的物體的撞擊消滅了地球上至少一半的物種，這是肯定發生了的，這一事件把這次滅絕和太陽系的環境聯繫了起來。地質學家、物理學家、化學家和古生物學家是如何得出這一結論的呢？這個故事也許是現代科學領域最好的故事之一。
恐龍時代，一億年的地球稱霸
恐龍這個物種，除了它們的尺寸範圍和冷血特性，還有一個引人注目的地方，就是它們存在時間之長——它們稱霸地球超過一億年。然而，儘管這個物種具備明顯的強健特性，而且曾經一度十分繁榮，但是相當多的生命還是在6 600萬年前突然結束了。為什麼會發生這樣的情況，它又是如何發生的？這些問題一直持續到20世紀末期。
在回答這些問題之前，讓我們首先想想恐龍的年齡，以及當時的地球與現在有何不同。
恐龍生活在中生代，從25 200萬年前到6 600萬年前之間（見圖11-1）。「中生代」（Mesozoic）這個名字來自希臘語，意為「中間生命」，這個時代的確位於顯生宙三級地質時代的中間部分。中生代將古生代（Paleozoic，意為「古老的生命」）以及新生代（Cenozoic，意為「新的生命」）分開。這個時間段包括了我們所知道的最具摧毀性的物種大滅絕事件，即二疊紀-三疊紀滅絕事件。後者定義了第一個邊界。中生代還包括白堊紀-第三紀滅絕（以前被稱為K-T滅絕），定義了第二個邊界，在這期間（非鳥類）恐龍和其他許多物種都消失了。
K-T裡的K源於德語單詞「Kreide」，意為「白堊」。「Retaceous」（即白堊紀）來自拉丁語詞彙「creta」，字面意思是「克里特大地」（Cretan earth），意思也同樣是白堊。K-T中的T來源於「Tertiary」，這是一個現在已停止使用的命名方案的一個遺俗，該方案將地球歷史分為四個部分，Tertiary即為第三紀。[27]即使如此，和許多人一樣，在提到此次滅絕的時候，我偶爾會使用口語化的名稱K-T滅絕，不過從現在開始，我會經常使用更正確的術語——K-Pg滅絕。
紀元被分成時期，又被進一步劃分成時代和階段。中生代分為三個時期：
●三疊紀時期，從25 200萬年前至20 100萬年前；
●侏羅紀時期，從大約20 100萬年前至14 500萬年前；
●白堊紀時期，從14 500萬年前到6 600萬年前。
可能「中生代公園」才是邁克爾·克萊頓和史蒂文·斯皮爾伯格的電影《侏羅紀公園》的準確名字。電影裡介紹了兩個侏羅紀時代的恐龍，但是還有一些直到白堊紀時期才出現的恐龍。儘管如此，我仍然願意承認「侏羅紀公園」聽起來更好，所以我不會質疑這個選擇的明智性。
中生代時期，地球發生了很多改變。氣候變暖和變冷以及顯著的地殼構造活動改變了大氣層和陸地的形狀。被稱為盤古（Pangaea）的超級大陸（泛古陸）在中生代分裂成我們今天看到的大陸，並隨著時間的推移發生了大範圍的陸地運動。
即使在白堊紀晚期，地殼的構造運動使地球更接近其現在的狀態，但大陸和海洋尚未到達其當前的位置。印度尚未與亞洲相撞，而大西洋要窄得多。自那時起，大陸板塊已經開始漂移，海洋在以每年幾厘米的速度改變著大小。
單是這種效應就告訴我們：6 600萬年前，大多數海岸離它們現在的位置遠達幾千公里的距離，因此，舉例來說，美洲和歐洲當時非常接近。此外，當時的海平面很可能比今天的海平面高100米。氣溫，尤其是在遠離海洋的地區的氣溫，也比今天高。這些因素是破譯在白堊紀-古近紀邊界所揭示的一些線索的關鍵。雖然我們現在知道，意大利的沉積岩在形成的時候是水下幾百米的大陸架的一部分，但研究人員最初並不知道這一事實。這個結論是由加州大學伯克利分校的地質學家沃爾特·阿爾瓦雷斯對意大利沉積岩中的黏土進行深入研究後得到的。
地球上的生命隨著環境的改變而不斷進化。被海洋分離的許多移動的大陸使新物種的大量出現成為可能。在三疊紀時期，節肢動物、海龜、鱷魚、蜥蜴、硬骨魚類、海膽、海洋爬行動物和第一代類似哺乳動物的爬行動物出現了。晚三疊紀也是許多獨特的恐龍種類（包括陸生恐龍）首次出現的時期。它們後來成為侏羅紀時期主要的陸生脊椎動物。
在此期間鳥類也出現了，它們從獸腳亞目恐龍的一個分支演化而來。《侏羅紀公園》中的科學內容不一定都正確，但是這部電影讓許多人知道了鳥類是從恐龍進化而來的。飛行的爬行動物、海洋爬行動物、兩棲動物、蜥蜴、鱷魚和恐龍持續生存到白堊紀時期，在此期間，蛇和早期鳥類首次出現，飛行爬行動物和銀杏也出現了。此外，如蘇鐵、松柏類、杉樹、柏樹、紫杉等現代植物也出現了，我們今天還能看到這些類型的樹木。哺乳動物也出現了，但它們那時還很小，通常在貓和鼠的大小之間。這一情形直到恐龍滅絕之後才有所改變，因為恐龍的滅絕留下了空間和資源，這使得哺乳動物能發展成更大體型的動物。
一個世紀的求索
在我寫這本書的時候，我讀過兩本讓人入迷的書，分別是沃爾特·阿爾瓦雷斯的《霸王龍和隕星坑》（T.rex and the Crater of Doom）和科幻作家查爾斯·弗蘭克爾（Charles Frankel）的《恐龍滅絕》（The End of the Dinosaurs）。沃爾特是流星體假說的主要提出人，並且他的書非常有趣。我承認弗蘭克爾的書對我顯得非常特別的原因之一是，當我在亞馬遜買它的時候，這本書已經絕版了，所以我收到的那本來自羅克波特公共圖書館（Rockport Public Library），它上面有一個大的印章標明「丟棄」。如果那本書沒有被郵寄到我家（一個更為合適的棲息地），它顯然也已經滅絕了。
這兩本書講述了非常精彩的故事：地質學家、化學家和物理學家如何證實了一個巨大的流星體（我也用「流星體」指代大的天體）是造成恐龍滅絕事件的最可能原因。與恐龍一起，很大一批其他物種也在那時消失了。諸多證據顯示，這個流星體引發了白堊紀-古近紀過渡期化石記錄中的戲劇性改變。在隕石坑邊界的銥層附近，所有表徵撞擊坑的特點都被發現了，包括小顆粒、玻璃隕石和衝擊石英。銥層將它下面豐富的生命遺跡和上方稀疏得多的化石記錄分離了開來。
這兩本書還涉及拍案驚奇的偵探故事，書中講述了科學家們是如何發現與該流星體撞擊相符合的隕石坑的，即便向領域專家的咨詢後我知道書中一些內容是有點誤導的。我將盡我所能地在這裡把它正確地講述出來。這是一個偉大的故事。
雖然流星體造成物種滅絕的想法直到20世紀後期才站住了腳，幾百年來人們一直在猜測其潛在的可怕後果。當人們第一次注意到彗星時，就認為它會危及生命，但那多是基於迷信。
1694年，埃德蒙·哈雷大膽建議：彗星是《聖經》大洪水的來源。大約50年後，1742年，法國科學家、哲學家皮埃爾-路易·莫佩爾蒂（Pierre-Louis de Mau-pertuis）為來自彗星的潛在威脅找到了強大的科學基礎。他認識到：彗星撞擊可能引發了海洋和大氣的擾動，毀滅了許多生物。另一位法國人，偉大的科學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）也認為流星可能引發滅絕，他對太陽系形成的研究工作直到今天仍然是正確的。
不過他們的想法在很大程度上被忽略了，因為這些想法無法被證實，並且看起來似乎有點瘋狂。另外一個被忽視的是美國古生物學家德勞本菲爾斯（M.W.de Laubenfels）的觀點，他在1956年意識到：1908年擊中西伯利亞並摧毀大片廣袤森林的流星體的潛在重要性很高。德勞本菲爾斯指出，即使是彗星的一個碎片撞擊地球也可能造成破壞，如大火和炎熱。他還給出了驚人的具有先見之明的分析，他也認為這些環境的衝擊會在不同程度上影響各類物種，而穴居哺乳動物可能存活。在白堊紀-古近紀事件之後，實際情況的確是這樣。
1973年，地球化學家哈羅德·尤里（Harold Urey）建議：基於對熔岩的玻璃隕石的研究，流星體的撞擊是造成白堊紀-第三紀滅絕事件的原因。大多數科學家依然選擇視而不見。然而，尤里「熱情不減」，他提議不僅是白堊紀-古近紀滅絕源於流星體的撞擊，甚至所有其他物種的大滅絕都是由彗星撞擊造成的。尤里對未來的研究作出了預言，並將早期的建議發展成真正的科學。尤里指出，詳細的調查能識別出岩石的起源，它們的形狀或構成只能由流星體擊中時的熱量和/或壓力所解釋。
不過，在活爾特提出他的建議之前，所有這些有先見之明的想法幾乎都被人們忽略了。即使是在20世紀80年代，太空的撞擊引起物種滅絕的想法仍然被認為是激進的、荒唐的。這讓我想起一些理論，這是從參加我公開講座的12歲的孩子們那聽到的。當時他們試圖炫耀所聽說過的科學術語。這可能會引發非常有趣的場景。比如一個年輕人向我詢問一個理論，聲稱他一直在琢磨，認為彎曲的額外維度中的黑洞能解決宇宙的所有遺留問題。但當我告訴他，我認為他實際上並沒有一直在思考這個問題的時候，他笑著承認了。
像那些最終被接受的激進理論一樣，流星體的提議可以解釋傳統說法無法解釋的觀測。地球很多無法解釋的現象卻相繼被發現了，這給了流星假說很多支持。使它得到了人們的信任，因為它作出了不少預言，而其中許多預言在後來又得到了驗證。
一探6 600萬年前的歷史片段
沃爾特的科學偵探故事開始於意大利。在羅馬以北幾百公里，古比奧（Gubbio）附近的翁布裡亞山丘上（Umbria），出現了從白堊紀晚期到第三紀（現古近紀）早期的海洋沉積岩。斯卡利亞羅薩（Scaplia Rossa）深水遠洋灰巖，以其粉紅色的顏色聞名，這種沉積岩由非常不尋常的深水石灰石，即方解石或碳酸鈣組成，它們大多數由貝殼組成，也是骨補充劑常含有的成分。這種深水石灰石在海底形成，後來被向上推，逐漸露了出來。這意味著它們是物種滅絕的證據——也就是一層薄黏土將下面的白色岩石層和上面的紅色層分離開了，可能會被一位細心的路人發現。在較低的白色岩石中的化石大多是有孔蟲，生活在深海的單細胞原蟲的遺骸，並且對我們推導沉積岩的年齡非常有用，但只有最小的有孔蟲在靠上的暗色層中被發現。有孔蟲幾乎和恐龍同時滅絕，這使得沉積岩上所展示的滅絕事件邊界非常清晰。
一次，我在訪問西班牙畢爾巴鄂的大學期間參觀了復理層地質公園，那有一塊白堊紀-古近紀邊界的片段，表現為石灰石懸崖底部附近薄的暗線。像其他類似的黏土層一樣，這一邊界可以幫助我們追溯到滅絕的時間。我認為自己非常幸運，我的同事（物理學家）和他的地質學家表弟幫助安排了對美麗的Itzurun海灘的一次遊覽。在那裡我可以在退潮的時候跑進去，近距離地看一看這些邊界。觸摸這個6 600萬年前的歷史片段幾乎讓人激動不已（見圖12-1）。雖然懸崖源自遙遠的過去，但是它的信息寶庫仍然作為我們世界的一部分與我們共同存在。
在白堊紀-古近紀邊界
20世紀70年代，沃爾特研究了斯卡利亞羅薩的一個類似邊界層。他把注意力集中將下面充滿化石的淺色石灰石和上面沒有化石的深色石灰石分離開的黏土層上。這種被沃爾特作為研究目標的黏土對於揭開發生在6 600萬年以前的大災難的原因至關重要。黏土的厚度取決於在較淺的和較暗的岩石沉積之間的時間間隔，並可能因此幫助他確定滅絕事件是快速發生的還是緩慢發生的。
20世紀70年代，沃爾特首先開始思考白堊紀-古近紀層時，漸進主義的觀點依然是地質學的主流觀點。這些觀點被此前20年不斷發展的板塊構造理論所證實。整個大陸可能逐漸移動分開，山脈可以隨著時間的推移形成，大峽谷可以通過漸進式影響出現。這些漸進式影響包括河流（如穿過地面的科羅拉多河）、水和冰的侵蝕、陸地板塊的運動、岩漿噴發等，隨著時間的推移，其中任何一種影響都能夠徹底地改變地形。這些貌似戲劇性的變化並不需要災難性事件來觸發。
