钻探到世界末日

它等待了数十亿年。一块城市大小的原始太空岩石在火星和木星轨道之间围绕太阳系运行。地球形成。生命进化。而在此期间，这块太空岩石只是漂浮着，像一个投掷不佳的橄榄球一样翻滚。然后，一些未知的天体力学将这个直径9英里的抛射物推出了它的轨道。目的地：地球。

这颗逃逸的小行星在6600万年前抵达。在恐龙的最后岁月里，任何仰望天空的霸王龙可能会好奇地歪着头，看着一颗奇怪的新星变得比太阳亮几十倍。以每小时45000英里的速度穿过大气层，小行星的前缘撞击了墨西哥湾，而它的另一端仍高于巡航中的波音747飞机。

它挖掘了一个近20英里深的大洞，裂缝一直延伸到地幔。在两分钟内，陆地表现得像液体。小行星留下的空洞迅速被深处反弹的物质填充，在陨石坑中心形成了一圈巨大的山峰。12级地震震撼了该地区。悬崖崩塌。一股气流以每小时超过600英里的速度涌动，给现在的北美带来了飓风般的风力。植被蒸发。一小时内，数百英尺高的海浪袭击了德克萨斯州和佛罗里达州。碎片羽流冲出地球大气层，然后像雨一样落回全球，造成区域性大火。这些仅仅是地球地狱的序幕。

巧合的是，这颗小行星撞击了一片富含硫磺的浅海。一旦汽化，这些化学物质形成了一层改变气候的毯子，覆盖了地球并以降酸雨的形式落下。光合作用几乎停止。随着森林的死亡，野火将地球上的植物变成了现在全球各地都能找到的一层烟灰。大多数幸存的生物——从最小的浮游生物到最大的恐龙——要么冻死要么饿死。在陆地上，没有超过55磅的生物存活下来。

“最具破坏性的是硫和尘埃。这两样东西使地球在很长一段时间内变得非常黑暗和寒冷，”伦敦帝国理工学院的乔安娜·摩根说，她毕生都在研究这场灾难。大约75%的生命消失，结束了恐龙1.8亿年的统治。但生命不会那么容易被消灭。幸存者从灰烬中崛起，重新填充地球。在恐龙消失后，一种不同的生物很快繁盛起来——哺乳动物。

现在，科学家们回到了犯罪现场，寻求关于那天发生了什么的基本问题的答案。那片石灰岩架究竟是如何表现得像液体一样的？峰环岩石来自何处？以及哪些生命是第一批返回归零地的？研究人员正在逐层追溯时间，钻探到白垩纪时期——恐龙的最后时代——检查岩石和微小化石，以寻找可能解决数十年争议的新细节。

“这是地球在过去1亿年中最重要的自然事件，”摩根说。“它改变了进化的进程。”如果研究人员能够找到最早重新殖民陨石坑的物种，这一发现不仅能让我们更深入地了解恐龙的灭绝，还能了解数十亿年前生命是如何在类似事件中幸存下来的。

发现归零地

在猛烈的五月阳光下，摩根登上了一艘补给船上的一只敞开的吊篮，这艘船漂浮在尤卡坦半岛19英里外的海上。起重机操作员将她拉到波涛汹涌的海面上方，让她从陨石的视角俯瞰墨西哥湾。

但是这里没有任何世界末日的证据；海岸线甚至都看不见。她的着陆目标是“默特尔”号升船，一个停泊在地球上保存最完好的大型撞击疤痕上方的钻井平台，现在被称为希克苏鲁伯（发音为CHICK-soo-loob），以附近的一个小镇命名。

钻井平台的支腿立在65英尺深的浅海底，平台高出海浪，为钻井队提供了稳定的基础。摩根来到这里，是为了将一颗金刚石钻头沉入近一英里深的地壳，并收集样本。

她的旅程始于1994年。三年前，科学家们将希克苏鲁伯陨石坑与路易斯和沃尔特·阿尔瓦雷斯的惊人理论联系起来，该理论认为6600万年前的全球铱层——一种在小行星中常见但在地球表面不常见的物质——证明一颗太空岩石的撞击杀死了恐龙。加勒比海周围的线索帮助他们锁定了这个缺失的陨石坑。首先，在德克萨斯州发现了沙质海啸沉积物。然后，在海地发现了微小的玻陨石——撞击过程中形成的玻璃碎片。最终，寻找石油的墨西哥地质学家交出了他们在尤卡坦半岛发现的一个奇怪圆形特征的钻探岩心。里面是冲击石英，撞击陨石坑的“确凿证据”。科学家们开始认为撞击发生在开阔的海洋中。希克苏鲁伯令人惊讶的富硫位置有助于解释环境破坏。但这仅仅是个开始。

巫术物理学

当摩根参与进来时，大多数专家都同意一颗小行星杀死了恐龙，并且它落在墨西哥。但关于希克苏鲁伯陨石坑大小的争论仍在激烈进行。一些人估计它几乎是实际大小的两倍。当时很少有科学家研究撞击，而了解小行星携带了多少能量取决于了解陨石坑的直径。摩根看着两位地质学家——卡尔加里大学的艾伦·希尔德布兰德和休斯顿月球与行星研究所的巴克·夏普顿——争论细节。

“有人指责对方使用巫术物理学，而另一方则说你的父母没有结婚，”摩根开玩笑说。科学家们试图揭示埋藏在半英里多沉积物下的重力和磁异常。这位年轻的地震学家看到了一个机会。1996年，摩根开始了为期三个月的地震研究——这是首次。她的团队在研究船后面拖着一个大型气枪，用地震波轰击海底，地震波会反弹回来，揭示出陨石坑更清晰的图像。第二年，她让两位对手，希尔德布兰德和夏普顿，共同署名发表在《自然》杂志上的一篇论文，该论文显示陨石坑延伸了112到124英里。

摩根的下一个计划甚至更具野心。她想钻探希克苏鲁伯陨石坑。摩根向国际海洋探索计划（IODP），一个全球海洋研究合作组织，申请了超过1亿美元的资金，用于从陨石坑中心周围收集六个2英里深的岩心，以更好地了解峰环的形成和撞击的环境影响。IODP搁置了她的提案，直到她能降低成本。

IODP还要求在考虑摩根的提案之前进行3D现场勘测。她与德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家肖恩·古利克合作，古利克当时已经在研究墨西哥湾。研究人员再次在他们的船后拖曳了一组气枪，这次将超过35,000个声波反射到由115个陆地和海底地震仪组成的网络上。到2005年，他们的团队已经收集到足够的地震数据，揭示了希克苏鲁伯陨石坑的确切形状。

尘埃落定

来自新墨西哥州和科罗拉多州的化石显示，6600万年前的世界末日小行星可能导致整个森林被烧毁。几十年来，一些科学家认为这是因为大气层使地球过热，当火球从天而降时，地球各地都燃起了大火。

但是，月球与行星研究所的大卫·克林已经模拟了希克苏鲁伯撞击后的直接影响，并表明森林火灾可能更具区域性——一些森林得以幸存，而另一些则被毁。他的团队提出，热脉冲是罪魁祸首，这是一场温度超过36000华氏度的热爆炸，它从撞击地点蔓延开来，点燃了附近的区域。如果这是正确的，森林火灾可能蔓延到北美南部，但在摧毁该大陆北部地区之前停止了。持续的尘埃也可能在地球的另一边引发火灾。“当时地球上会有大量的生态系统，而这些生态系统会有不同的反应，”克林说。

在去年发表的研究中，伦敦帝国理工学院的乔安娜·摩根和她的同事们通过在实验室中点燃松针来检验这个想法。该团队表明，撞击产生的热脉冲无法引发通常与小行星相关的全球性冠层替代性野火。相反，干燥的森林枯枝落叶可能引发了像森林以前经历过的那种野火。在摩根的事件版本中，减少的阳光和重新进入的碎片可能使地球上的许多植物变干。这些枯死的树木和植物随后被烧毁。

无论如何，我们确信地球被烧毁了。“我们所知道的是，有大量的烟灰，所以各地肯定发生过许多火灾，”摩根说。这些森林是如何恢复的呢？亚利桑那大学2014年对北达科他州化石叶片的研究显示，植物群落发生了令人惊讶的变化。落叶植物——那些落叶的植物——比生长缓慢的常绿植物表现更好，这归功于它们“速生速死”的策略。这意味着在撞击之前常绿植物更常见，但在撞击之后，快速生长的开花植物立即繁盛起来。

化石记录也普遍显示，在撞击之后蕨类孢子激增，这表明一些孢子和种子在火灾中幸存下来。这有助于解释为什么一些鸟类恐龙得以生存，而另一些则灭绝了。今年早些时候发表在《当代生物学》杂志上的一篇论文研究了白垩纪末期类似鸟类的生物，并指出幸存者——那些演变为现代鸟类的物种——拥有无齿的喙，非常适合食用种子。肉食性物种随着它们的食物来源的消失而灭绝，但那些拥有无齿喙的恐龙可以在植物死亡很久之后以掉落的种子为食。

月球孪生

在水和沉积物之下，这个撞击痕迹与月球背面的薛定谔陨石坑惊人地相似。这两个大型陨石坑的中心都有一圈山丘，被称为峰环。天文学家在太阳系各地都看到了这样的地点，但在地球上，只有希克苏鲁伯陨石坑拥有完整的峰环。尽管环形结构很普遍，科学家们仍然不清楚这个内圈是如何形成的，或者陆地如何能够充分软化，在撞击后立即表现得像液体一样，正如模型预测的那样。

“除了所有关于生命的事情——所有的灭绝，生命的回归，所有这些——还有一个基本问题：撞击是如何发生的？”古利克说。“如果你想测试这些模型，这里就是最佳去处，因为我们可以到达它，而无需飞到月球。”

2005年地震勘测后，科学界聚集起来支持一项新的钻探工作，但2000万美元的价格仍然过高。直到近期世界石油市场下跌，价格降至约1000万美元，该项目的缩减版才得以实施。“我们现在正处在一个幸运的窗口期，”摩根说，“油价低迷，石油钻井平台不忙，这对我们非常有帮助。”

IODP最终同意资助这个项目，经过二十年的努力，在合作伙伴团体的帮助下，摩根终于登上了“默特尔”号升船。

检查岩心

摩根和古利克对野外工作并不陌生。当她不研究希克苏鲁伯陨石坑时，摩根会探测希腊圣托里尼火山的中心。古利克的地震研究带他从南极到北极，绘制断层和冰川图，并提取岩心以揭示地球的古代气候。

两人并肩站在默特尔号的甲板上，两位联席首席科学家已准备好迎接更多挑战。他们都穿着脏兮兮的红色连体衣，凌乱的齐肩金色长发藏在白色安全帽下。他们佩戴着国际海洋探索计划364号考察队的徽章：一个在火球下的离岸钻井平台。在背景中钻机嗡嗡作响时，他们为那些自小行星撞击以来未见过阳光的岩心而开怀大笑。

在摩根和古利克的领导下，升船“默特尔”号终于在四月将钻头沉入海底。到月底，由国际专家和钻井操作员组成的团队在华氏100度以上的高温下，昼夜不停地工作，提取出10英尺长的岩心。每当一根岩石圆柱从深处取出时，船上的专家们便争分夺秒地记录其密度、电阻率、温度以及在岩心运往德国不来梅主实验室进行检查之前可能发生变化的任何其他数据。

岩心中的大多数层都薄如晶片，但有几层则有数英寸厚，呈现出深浅不一的灰色。古利克将这些识别为大约5000万年前爆发的墨西哥火山灰。但这样的局部灾难无法与终结白垩纪的层相比。科学家预测，边界层——由原始峰环物质、海啸沉积物和从天而降的熔融岩石混合而成——应该有数百英尺厚。他们在五月下旬完成钻探，最终深度接近一英里。

末日的幸存者

在“默特尔”号升船上几个改装成临时实验室的空调集装箱中，宾夕法尼亚州立大学的微古生物学家蒂莫西·布拉洛用研钵和研杵轻轻敲碎了一小块岩心。然后他将细碎的碎片倒在玻璃载玻片上。无数微小的浮游生物化石通过显微镜回望着他。它们看起来像散落在黑色餐盘上的模糊藜麦颗粒。通过挑选出单个物种并与化石记录进行比较，他可以大致告诉团队他们已经钻探了多久。

这是一种快速而粗略的年代测定技术，可以揭示他们何时接近最珍贵的岩心部分——那些紧邻撞击边界的部分。为了防止污染，这些层将被密封并完整送往德国，33人组成的科学团队将于九月在那里进行一场马拉松式的陆上研究，以12小时轮班的方式分析样本。

该团队希望这些珍贵的岩石能保存下第一批回到归零地的生命记录。模型显示海水迅速回流到陨石坑中，并且在撞击后可能持续冒泡热长达200万年。具有讽刺意味的是，这意味着帮助摧毁地球表面生命的小行星可能在水下为某些极端类型的生命创造了一个栖息地，这些生命今天聚集在其他地方的深海热液喷口周围。这些生物以化学物质为食，无需阳光，这使它们成为希克苏鲁伯陨石坑新居民的有力竞争者。

如果属实，这些物种可以告诉我们40多亿年前，当小行星不断撞击地球时，早期地球——甚至火星——上的生命是如何存活下来的。“只有生活在严酷环境中的生物才能幸存下来，”布拉洛说。

6600万年前的小行星撞击，如同之前许多次一样，从根本上改变了地球上的生命。现在，一次钻探的撞击可能会改变我们对生命的理解。

恐龙是否已经注定灭亡？

大多数研究人员都同意，6600万年前一颗小行星撞击地球并消灭了大部分生命。但恐龙在撞击前是否已经开始消亡？

2016年，一场长期酝酿的辩论达到了沸点。《美国国家科学院院刊》四月发表的一项研究审视了恐龙进化树上的数百个物种。通过观察灭绝和物种形成事件的统计数据（当新的恐龙进化时发生），研究人员发现了许多物种衰退的迹象。他们发现，蜥脚类动物，像雷龙这样的大型食草动物群，可能在希克苏鲁伯小行星撞击前5000万年就开始消亡。而在撞击前4000万年，灭绝的物种数量已经超过了新进化的物种数量。

是什么杀死了它们？这种统计方法无法分离出原因，但该团队指出了许多可能性：大陆漂移、剧烈火山活动、气候变化和海平面上升。

另一项研究，发表在《自然通讯》上，于七月火上浇油。作者研究了南极洲保存完好的白垩纪生态系统，发现了两次气温飙升，其中一次在撞击前更大。科学家们将最初的变暖归因于大约在同一时期形成印度德干地盾的惊人火山喷发。

然而，批评者认为化石记录不够完整，无法进行如此全面的分析。他们指出，其他群体，如海洋生物和鸟类恐龙，没有表现出挣扎的迹象。

“别让任何人告诉你（灭绝）是渐进的，”宾夕法尼亚州立大学的微古生物学家蒂莫西·布拉洛说。