目标地球：来自太空的下一次灭绝

早在1977年，地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯（Walter Alvarez）从一次意大利的科学考察中带回了一块奇特的岩石样本，这块岩石是从曾经位于一片早已消失的海洋下的石灰岩中提取出来的。岩石较老的底部充满了化石。但其上方却是一层没有任何化石的黏土。这层黏土记录了6600万年前的一次事件的余波，当时某种事物引发了一场大灭绝，杀死了地球上75%的物种，包括霸王龙和三角龙。

当他把岩石展示给他的物理学家父亲路易斯·阿尔瓦雷斯（Luis Alvarez）时，父子俩都沉迷于研究这块岩石，深信它蕴藏着当时一个巨大谜团的答案：是什么杀死了恐龙？

随着时间的推移，科学家们将这个问题修正为“是什么杀死了恐龙——它还会回来吗？”这块岩石引发了一系列科学探究，最终表明，地球可能像时钟一样，会经历一场灾难性的“大扫除”。

但是，怎么做到的？为什么？真的如此吗？尽管这块岩石引发了一系列导致周期性大规模灭绝想法的事件，但这个概念经过三十多年的演变，演变成了一场至今仍在进行的热烈辩论。

恐龙的灭亡 沃尔特和路易斯在分析岩石化学成分时，注意到了一些奇怪的地方。元素铱（iridium）被困在岩石中，恰好在化石消失的黏土层里——虽然含量微乎其微，但比预期的要多。地球核心中有大量的铱，但在地壳中却很少。一种铱进入地表的方式是，当微小的陨石在大气中燃烧时，像灰烬一样飘落下来。路易斯·阿尔瓦雷斯想知道，如此异常的铱含量来自何处，又与恐龙的死亡有何关系？

“他总是寻找那些闻起来奇怪的东西，并对其进行追踪，”当时的物理学家理查德·穆勒（Richard Muller）说，他是路易斯在劳伦斯·伯克利国家实验室的同事。“他找到了一个谜团。”穆勒在《纽约时报杂志》上写道，路易斯·阿尔瓦雷斯具有一种“杀手本能”，能识别出好的问题，并一头扎进关于这块岩石的猜测漩涡。也许它来自海洋。也许是一次超新星爆发辐射了地球。这种头脑风暴是阿尔瓦雷斯的科学“工作模式”。“10个想法中可能有一个值得尝试，而其中10个想法可能带来一项重要发现，”穆勒在《纽约时报》中回忆阿尔瓦雷斯传下来的智慧。“你需要有100个想法，才有机会获得真正的发现。”

在注意到铱的几年后，阿尔瓦雷斯提出了他那“第一百个”想法：如果一颗数英里宽的小行星或彗星撞击地球，它也会卷起一团遮天蔽日的尘埃，从而扼杀生命。撞击和坠落会释放出太空岩石中的铱，铱会飘散到全球，沉降到地球表面，最终成为阿尔瓦雷斯手中的岩石的一部分。他认为，就是这个：一颗巨大的岩石撞击地球，不仅杀死了恐龙，还杀死了地球上四分之三的物种。

1984年，阿尔瓦雷斯在邮箱里收到了一封来自芝加哥大学两位古生物学家大卫·劳普（David Raup）和J.约翰·谢普科斯基（J. John Sepkoski）的信。信中，他们的一篇科学论文指出，在过去2.5亿年里，数千个海洋动物类群的死亡日期似乎每2600万年就会出现一个高峰，这是十几次不同的“灭绝事件”之一。科学家们认为，是地球以外的某种事物在设定这个时间表。

阿尔瓦雷斯觉得这听起来很疯狂，他准备了一封回复信，逐点试图反驳劳普和谢普科斯基的观点。写完后，他把信给穆勒看，让他扮演“魔鬼的代言人”。“他总是让亲密的同事检查他所做的一切，”穆勒说。很快，在试图证明他的同事错误的过程中，穆勒自己也开始相信，这些古生物学家可能真的发现了什么，尽管他不确定是什么。于是，他开始着手解释是什么可能导致如此多的物种每2.6万年就灭绝一次。

追寻“复仇女神” 穆勒想到了一个隐藏的恒星，它围绕太阳运行，轨道周期为2600万年。如果它很小而且昏暗，我们可能永远不知道它的存在。但穆勒和他的同事们意识到，当这颗恒星接近太阳时，它的引力会将数十亿颗遥远的彗星从它们的轨道上拉出来，并将它们抛向内太阳系——有时会直接抛向地球。他将这个想法告诉了阿尔瓦雷斯。他们做了一个快速计算，以确定这样的轨道是否稳定存在，并能将彗星引向地球。结果是肯定的。路易斯相信数学，于是，他震惊地打电话给那两位古生物学家，告诉他们太阳可能有一个潜在的伴侣。在穆勒的建议下，这个团队后来将其命名为“复仇女神”（Nemesis）。

路易斯·阿尔瓦雷斯于1988年去世，但穆勒仍然相信这颗“死亡之星”就存在于那里。

随着大规模灭绝理论受到关注，也涌现出关于“死亡周期”长度及其原因的竞争性观点。2007年，堪萨斯大学的天文学家米哈伊尔·梅德韦杰夫（Mikhail Medvedev）和阿德里安·梅洛特（Adrian Melott）提出，宇宙射线是6200万年灭绝事件周期的幕后推手。两年前，哈佛大学的天文学家丽莎·兰德尔（Lisa Randall）和马修·里斯（Matthew Reece）将3500万年（后修正为3200万年）的周期归咎于暗物质，他们根据彗星撞击形成的大型陨石坑的诞生日期得出了这一结论。最近，阿肯色大学费耶特维尔分校的丹尼尔·惠特米尔（Daniel Whitmire）复兴了“X行星”（也称为第九行星）——卡尔科技研究所研究人员在2016年初发现证据的、一颗假想的海王星大小的行星——可能会引起周期性的彗星扰动的想法。每个研究团队都有证据支持其主张，但没有一个成为明确的赢家。

如今，普遍的共识已经转变。如果周期性灭绝确实发生，目前的普遍看法是，导致物种灭绝的原因是太阳系绕银河系的运行，而不是另一颗恒星绕太阳系运行。当太阳绕着银河系中心旋转时，太阳系会在其旋臂的内外漂移。我们也会上下滑动，从银河系的密集赤道区域到稀疏的纬度区域。这些地理位置的变化使太阳系暴露在不同的引力和辐射力下。太阳系不断变化的环境可能会改变地球上的条件，使其变得致命。

例如，梅洛特在2007年写道，银河系的宇宙射线——这些粒子能量相当于一个以每小时90英里速度行驶的棒球——可能是罪魁祸首。他指出，更多的宇宙射线来自银河系的“北方”。因此，当太阳系穿越银河系的那一部分时，大约每6200万年，更多的宇宙射线就会撞击地球，导致直接辐射、紫外线增加，以及可能改变的天气模式。

梅洛特还在2010年和2013年反对“复仇女神”是周期性灭绝的原因。根据他的研究，生物多样性——在一次大规模灭绝事件中会骤降的生命多样性——每2700万年会下降一次。他说，这个周期如此精确，以至于一个隐秘的恒星无法做到这一点：复仇女神绕太阳运行的时间每次轨道会改变数百万年。

对立的理论

但另一位科学家科林·贝勒-琼斯（Coryn Bailer-Jones）对梅洛特模型——以及实际上几乎所有其他模型的数学计算都提出了质疑。贝勒-琼斯是德国海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的科学家，也是欧洲空间局于2013年底发射的“盖亚”（Gaia）太空望远镜的团队成员。“盖亚”通过测量10亿颗恒星的位置和运动，正在绘制银河系的3D地图。

“盖亚”的测量结果将于2020年发布，届时科学家们将能更好地了解我们的太阳系在银河系中的运行路径，并了解在特定时期其周围的银河系环境。这些测量结果可能会显示，穿过危险区域（如宇宙射线较多或恒星密度较大的区域）确实会显示出一种周期性，可以解释规律的灭绝事件。但贝勒-琼斯认为不会。

“我有点不安，看到如此明显的结论竟然能从相当可疑的统计数据中得出，”他用快速的英国口音说道。2009年，他认为支持灭绝周期的科学家将“反对随机性的证据”等同于“支持他们假设的证据”。他说，他们倾向于测试他们的模型——例如，梅洛特的2700万年周期——是否比随机发生的灭绝更能契合数据。如果符合，他说，他们就将其作为支持2700万年周期的证据。贝勒-琼斯说，他们没有意识到，第三种选择可能比这两种都更好。不同的周期或多个相互作用的周期可能同样契合。“这是一个经典的错误，”他说。“他们实际上并没有检验他们的周期模型。”

在贝勒-琼斯首次提出异议的几年后，他和梅洛特在2013年的一系列论文中直接进行了辩论，逐点反驳对方。有时甚至带有个人色彩，例如贝勒-琼斯曾表示，梅洛特的著作存在“要么不理解，要么不接受（基于证据的）模型比较概念”的问题。贝勒-琼斯从他的角度解释了这场冲突：“我认为我所做的是正确的，而他们所做的错了，他们认为恰恰相反。除非你能让他们在他们的领域里信服他们是错的，否则他们不会让步。但我要说的是，正是他们的领域存在问题。”

贝勒-琼斯不一定相信灭绝不是周期性的，但他确实认为一些科学家将情况过于简单化了。“没有理由认为这些灭绝事件必须有共同的起因。它们可能来自火山活动、大规模撞击、超新星爆发。情况太复杂了。”贝勒-琼斯说，科学家们最好将精力集中在更广泛的问题上，即地外因素是否影响了灭绝，而不是一个特定的时间表。“关于周期性的纠结真是可惜，”他说。死亡与暗物质 人们仍然纠结于此，而贝勒-琼斯的“盖亚”望远镜的测量结果可能会证实或否定哈佛理论物理学家丽莎·兰德尔和她的同事马修·里斯提出的一个新周期性理论。他们声称，彗星撞击很可能遵循一种模式。而将它们送往地球的是一种暗物质，这种看不见的物质构成了宇宙质量的85%左右，在最大的尺度上控制着引力。

兰德尔在她2015年的著作《暗物质与恐龙》（Dark Matter and the Dinosaurs）中向公众解释了她的理论。她提出，一种新的暗物质形式与“常规”暗物质共存。与相当惰性的普通暗物质不同，这种新型暗物质会随着时间的推移损失能量，并聚集在我们银河系中部的薄盘中。那些额外的物质对周围的一切——包括彗星——施加了额外的引力，将它们从遥远的轨道上推向内太阳系。

在兰德尔和里斯的这个暗物质盘模型中，他们发现地球会按照固定的时间表穿过这个盘，在绕银河系中心运行时，在银河系赤道的上方和下方振荡。不断变化的引力可能足以扰乱我们的彗星。他们利用他们的银河系模型计算了周期的时长，然后确定该周期是否与古代彗星撞击形成的陨石坑的年龄相匹配。他们的暗物质模型显示，3200万年的周期是随机撞击的3倍可能性。

他们遇到了一些怀疑，包括一些人认为暗物质盘根本不可能存在。但时间会证明一切，因为兰德尔的想法是可以检验的：未来对我们银河系以及附近仙女座星系周围的小星系的观测，可能会发现这种暗物质，并阐明太阳系在其间的路线。

2015年，纽约大学的迈克尔·兰皮诺（Michael Rampino）提出了一个关于暗物质和大规模灭绝的不同理论。当地球每3000万年穿过银河系盘时，它就会遇到更密集的“普通”暗物质结。那些看不见的粒子可以像宇宙射线一样穿透到我们星球的中心。兰皮诺说，在那里，它们会相互湮灭，这种反应会加热地球的核心——可能高达数百摄氏度。这种“发烧”反过来会引起其他症状：火山爆发、海平面上升和气候变化。

尽管这个领域的科学家们仍然在周期性灭绝的时间跨度和幕后推手方面存在分歧，但他们所有相互竞争的观点都回到了劳普和谢普科斯基最初的结论：“地外原因”。毕竟，我们知道有时恒星确实会将彗星抛向我们。我们知道暗物质确实存在。足够的宇宙射线可以改变环境和气候。我们正在银河系中飞驰，有时会离其他恒星太近。

我们大气层之外的事物书写了我们的一些历史。它们也会书写一些未来。科学家们可能对未来是什么有不同的看法，以及它是否与数百万年的周期有关。但他们都同意一件事：“我们真正感兴趣的是我们从哪里来，为什么我们在这里，”穆勒说。“我认为人类精神渴望知道我们如何融入世界，以及我们在宇宙中处于什么位置。”

那个宇宙从死亡恒星的残余物中烹饪了地球。它孕育生命，然后又将其消灭。随它去吧，无论是在可预测的年数之后还是不是，随它去吧，那将不会是美好的。有什么东西正在逼近我们。有什么东西已经降临到有史以来99%的物种身上。我们只是第一个提前注意到的人。