6600万年前，地球上横行着一种史上最恐怖的庞然巨兽——霸王龙（Tyrannosaurus rex）。它们身高超过3.5米，长12.3米，重达14公吨，牢牢地占据着恐龙世界中的王者地位。然而，无论这一曾经的王者威力如何了得——它们，以及与它们同时代的75％的物种，在面对地球的威力时，是如此的渺小，毫无与之对抗的资格。
我们从所有的岩石记录中一共观察到五次物种大灭绝事件，分别是4.39亿年前的奥陶纪物种灭绝，3.64亿年前的泥盆纪大灭绝，2.51亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝，1.49亿至2.14亿年前的三叠纪-侏罗纪大灭绝，和最著名的发生在6600万年前的白垩纪-古近纪灭绝事件。
其中最严重的一次灭绝事件是二叠纪-三叠纪，它导致了地球上96％的物种的消失，消灭了绝大多数体重大于25公斤的翼足类动物，其中就包括我们熟悉的非鸟类恐龙。但在这五次灭绝事件中，白垩纪-古近纪（K-Pg）灭绝事件吸引了最多的注意力。因为此次的灭绝事件有我们最关心的问题：是什么杀死了恐龙？不仅非鸟类恐龙从地球上消失了，无数的陆地和海洋栖息物种为何也不见了踪影？
在好奇心和人类自我保护的本能驱使下，我们一直想要一个能解释造成这种灭绝的理论。然而，对这一灭绝事件的触发机制的不同理解至今仍然广受争议，于此同时，对与其相关的研究也与现代社会有着日趋紧密的联系。
其中最著名的“陨石撞击地球”理论是由物理学家 Luis Alvarez（1968年诺贝尔物理学奖得主）和他身为地质学家的儿子 Walter Alvarez 所创立的。
学术能力一流的 Alvarez 父子从1970年代开始，在意大利、丹麦和新西兰三地开展了这项开创性的研究。他们关注的重点是深海石灰岩矿床，它恰好与生物群的大规模灭绝事件同期发生。在收集到大量的沉积物后，父子二人回到加州伯克利大学，对样品进行地球化学成分分析。他们将主要注意力放在稀土元素的分布上，得到了惊人的结果——在白垩纪-古近纪范围内的所有样品中都观察到了铱元素富集异常。
意大利、丹麦和新西兰的样品分别显示出30、160和20倍的铱元素富集。新的问题就此产生了：是什么机制造成了铱元素的富集异常？这与同时期发生的大规模灭绝是否有联系？关于铱元素的来源问题现已然得到了较为全面的解答。在这三处地点发现的铱元素含量水平显然太高，以至于无法将其与地球上的自然形成相联系。地壳岩石中铱元素的平均含量约0.1ppb（十亿分率），但这些部分的铱元素显示高达9ppb。
地外星体的含铱量在100ppb的范围内，因此 Alvarez 认为，这种异常必须与非地球天体有关。尽管硫化镍和铬铁矿的形成也可能造成铱元素在局部的集中产生，但要在同一时期在全球范围内出现这种情况的机会几乎渺茫。因此这种可能基本上被排除，为更可行的思路让路，即铱的外部来源是什么？有一个有趣的理论认为这或许与附近的超新星有关，铱元素与其他重元素一同被超新星释放。
然而，这是缺乏根据的，首先因为样品中缺少钚-244，而钚-244仅在超新星爆发过程中形成，因此钚-244的不足可能与超新星来源的微粒流入不足有关。再者，测量发现铱-191与铱-193的同位素比值为37.3/62.7，而太阳系材料的铱元素同位素比就是稳定的37.3/62.7，但理论上来说超新星的铱元素同位素比应与其不同。由于在样品中观察到比值与太阳系的一致，因此超新星是铱元素来源的可能也能被排除。
所以最后，剩下的假设就是将观测到的铱异常归因于小行星的撞击，从而诞生了“大碰撞说”。
在随后基于“大碰撞说”进行的调查中，科学家获取了更多的关键证据。他们惊讶的发现在白垩纪-古近纪范围内，沉积物是冲击石英（一种微结构和一般石英不同的变形石英）颗粒。重要的是，冲击石英颗粒含有重要的平面变形特征（或震动薄片），这些特征是高压的证明，而这种高压通常是由外星天体撞击地球时会引起。
或许更重要的一大发现是在墨西哥尤卡坦半岛的直径达180公里的Chicxulub陨石坑。这种陨石的威力在调查墨西哥湾近岸的白垩纪-古近纪沉积物时得到了证实，这些沉积物都显示出典型的海啸沉积特征。从卡尔·萨根（Carl Sagan）和他在康奈尔大学的研究团队完成的测量和计算得知，那颗在6600万年前撞击地球的小行星，直径约为10公里，撞击地球的速度在16到32公里/秒之间。
这种巨大的冲击产生了无可想象的能量，将大量的碎片喷射到大气中，从而触发了“死亡机制”。正如“死亡机制”的字面描述那样，小行星的撞击很可能是导致当时地球上75％的物种灭绝的机制。这个机制可以按顺序被分解成以下步骤：1. 小行星撞击地球，将动能转化为爆炸能，并将大量的碎片送入大气和太空中。2. 悬浮在大气中的碎片阻挡了大量的阳光，成功地关闭了生物群里的光合作用。
3. 由于无法进行光合作用，因此海洋和陆地上需进行光合作用的生物遭遇全体灭绝。4. 随着大多数海洋和陆地植物的灭绝，食物链的基础被打破，食草动物的灭绝也随之而来。5. 随着绝大多数的光合生物和草食动物的灭绝，赖其生存的其他生物也随之灭绝。这五步“致死机制”不仅突显了小行星的撞击威力，还突显了地球生态系统的易碎本质。
“大碰撞说”的故事完整而引人入胜，但这一理论未必一定正确，或者至少说它不是白垩纪-古近纪灭绝事件的唯一始作俑者。当我们研究白垩纪-古近纪灭绝的触发时，总是有两个对立的理论。就像英超的曼市德比，纽约的棒球地铁大战，洛杉矶的美式足球对抗赛……这两种理论都研究的是同样的学术问题，但是思维和想法却截然不同。
这就是我们接下来要讲的，认为引发白垩纪-古近纪灭绝的是象征着地球力量的理论——德干暗色岩火山区爆发的大规模火山喷发。德干暗色岩是地球上最大的火山区域之一。它由一种被称为“地幔柱火山活动”的过程形成的，这绝对是一种神秘而迷人的过程。地幔柱火山活动是我们在地球表面可观看到的最气势恢宏的过程之一。它源自于地球的核心，大量的原始岩浆涌上地球表面约3000公里的高度。
据估计，在德干高原50万平方公里的覆盖面上喷涌出了总量达100万立方公里的岩浆，产生了大量的气溶胶和温室气体。这个火山事件正发生在白垩纪-古近纪范围之前和之后数百万年，然而一半以上的火山源来自于德干火山的一个重要部分的火山活动，名叫Wai。Wai火山的喷发时间可追溯到白垩纪-古近纪灭绝事件发生的10万年内。科学家利用磁层学和微观古生物学进行的年代测定法对这一时间范围进行了很好的控制。
磁层学是一种地球物理学的常用技术，它的原理依赖于地球磁极随时间变化的特性。这些磁极的转换会使得样品中的磁感矿物所保留的剩余磁性在给定的时间点具有特征取向。因此，通过测量德干暗色岩样品的磁性，可以得到一个相对准确的时间。微观古生物学则是对特定历史时期的地球化石进行观测，可用来锁定岩石的沉积日期。德干火山的微体化石被困在了熔岩内，因而为我们提供了确切的时期年限。
Wai在德干火山中所具有的极其庞大的体积，以及与白垩纪-古近纪大灭绝地层的相关时机，意味着这一火山事件可被认作是触发了白垩纪-古近纪死亡机制的另一理论。让一个火山活动为如此大规模的灭绝事件负责并非没有根据，许多更早的灭绝事件也是由地幔柱火山学触发的。然而，与小行星撞击地球而造成的死亡机制不同的是，与地幔柱相关的火山活动的致死机制要稍微复杂一点。
最简单的说法是它将大量硫酸气溶胶和尘埃颗粒释放到大气中。就像上面描述的死亡机制的5个步骤一样，这些气溶胶和粉尘破坏食物链的光合作用基础，引发一系列后续反应。一个更为复杂的解释是，德干火山活动是通过气体排放和随之而来的温室气体效应导致了灭绝事件。这种二氧化碳的突然性大规模释放，大大的增加了温室气体效应，从而提高了全球气温。
通过测量古代海相微体化石的δ18O（氧-18和氧-16的比例）同位素丰度，我们可观测到这一温度变化。经过大量的调查研究，古热带的平均气温为28-32°C，明显高于现在的平均值（15-23°C）。这种高温为不同的致死机制提供了基础。这种复杂的致死机制不仅可被解释为物种对高温的耐受不良，还可以理解为对后续物种间的相互作用的破坏。
我们已经介绍了这两种截然不同的灭绝机制，多年来这两方观念很少相容。
虽然他们都认同这两种情况都可提供合理的触发致死机制的证据，但在根本上他们并不认同对方的观点。但是不用担心，这篇文章并不是想要探讨究竟这进退两难的学术难题哪方才是对的。而是想要告诉大家，我们还有第三种希望。有一个非常新的理论，把大碰撞说作为德干火山的触发原因。在2015年，这一理论被发表在了《科学》杂志。当我第一次读到这些论文时，脑海中出现的是一系列问号——“什么？
一个小行星的撞击能造成世界另一端的火山爆发？这想法太疯了吧？怎么可能？”但不得不承认的是，这是一个很酷的理论。我们来简单概述一下“大碰撞说”与地幔柱火山学在这一问题上的学术联姻。根据基本的假设我们知道，小行星的撞击会造成非常剧烈的地震，而地震会与德干地幔柱相互作用，导致了巨大的熔岩生成。将地震和火山活动联系起来并不罕见，在许多事件中都有此类记录。
但是将小行星撞击与随后发生在另一遥远地方的巨大地震联系起来却很少见。小行星撞击地球产生的3x10²³焦耳的能量而导致的地震，被认为能传播到遥远如德干火山的地方。地震所产生的能量则通过增加向上流动的岩浆的水头、或增加岩浆迁移系统的渗透性，增加了岩浆的堆积率。目前，这一理论仍存有许多问题使其尚不能称得上完备。
首先，对与6600万年前白垩纪-古近纪灭绝事件时期相吻合的德干火山活动进行的年代测定仍存在较大的误差。再者（也是最重要的）是从Chicxulub陨石坑到德干地幔柱的能量传输机制也存在不确定性。如果重现6600万年的大陆架结构，会看到德干火山与Chicxulub陨石坑的距离约为13000公里。在这么远的距离上，有多少能量被传输了？又是通过哪种机制传输的？
现在，加州大学伯克利分校的研究人员正在探寻这些问题。被视为传奇的 Alvarez 父子也正是在这间高校开始了他们奇幻之旅，那是一段有着许多备受尊敬的地质学家和物理学家加入的旅程，他们一次又一次的出发，只为了为人类解答“到底是什么杀死了恐龙？”这一问题。这个问题为我们了解强大的地球提供了重要的洞见——从外星天体的撞击事件，到恢弘的地幔柱火山活动，再到两者之间的潜在联系。
无比强大的巨兽曾在地球走过，而我们从中学到的一个重要教训是：地球可以赋予我们生命，也能瞬间将我们统统消灭。