恐龍在地球稱霸超過1億年，為何突然消失了？新研究揭開「滅絕的真正原因」

編按：恐龍曾在地球上稱霸超過1億6千萬年，牠們的興衰橫跨中生代的三疊紀、侏羅紀與白堊紀。然而，在約6600萬年前，恐龍突然從地球上消失，成為歷史之謎。究竟是隕石撞擊、火山爆發，還是其他原因導致大滅絕？這篇文章將從地質年代劃分、恐龍生存歷程，到希克蘇魯伯隕石坑與德干玄武岩的證據，一步步揭開這場全球生態浩劫的真相。

恐龍生存的年代

恐龍生存於很久很久以前的年代，在約2億3000萬年前到約6604萬年前之間。恐龍稱霸的期間，遠比恐龍滅絕至今的期間長。地球的歷史可以依照各種環境變動（事件）以及隨之興衰的生物種類，區分成幾個年代。恐龍生存的年代，叫做中生代。

恐龍時代與中生代

地球的歷史可以區分成生物大量繁衍，因而留下了大量化石的年代，以及在此之前的年代。前者稱「顯生宙」。顯生宙由古至今可分為古生代、中生代、新生代。恐龍稱霸的中生代，可由古至今再分成三疊紀、侏羅紀、白堊紀。

中生代始於約2億5190萬年前，終於約6604萬年前的恐龍滅絕。雖然我們還不確定「最初的恐龍」出現於何時，不過一般認為這個時間點約落於三疊紀的中期（約2億4000萬年前左右？）。也就是說，恐龍稱霸了約1億7000萬年以上，其中的鳥類也在新生代繼續繁衍，直至今日。

中生代有3個「紀」，不過3個紀的長度並不相等。每個「紀」可再分成數個「世」（中生代則單純分成前、中、後），每個「世」則再細分成數個「期」（本節省略說明）。以恐龍圖鑑中常見的暴龍為例，暴龍生存年代一般會寫成「晚白堊世」。

不過暴龍時紀生存的年代為晚白堊世的最後一個「期」——麥斯特里希特期的後半，並非橫跨整個晚白堊世。

就像我們會用人類歷史中的特定事件（譬如「江戶幕府成立」），區分歷史中的各個年代（譬如「江戶時代」）一樣，我們也會用各種事件區分地質年代。

不過，討論地質年代中某事件發生的年分（絕對年代），通常是估計值，會隨著研究的進展而更新。雖然本書使用的是最新的估計值（2020年發表），但未來幾年內也可能會更新。絕對年代含有誤差值，常會以100萬年為單位（Ma）表示（約6604萬年前→66.04Ma）。須注意年代的四捨五入。

中生代的國際地質年代表

年代區分（時代）絕對年代

白堊紀：晚白堊世約6604萬年前、早白堊世約1億50萬年前

侏羅紀：晚侏羅世約1億4310萬年前、中侏羅世約1億6153萬年前、早侏羅世約1億7470萬年前

三疊紀：晚三疊世約2億136萬年前、中三疊世約2億3700萬年前、早三疊世約2億4670萬年前、約2億5190萬年前

恐龍為什麼會滅絕？

距今約6604萬年前，最後一頭恐龍倒地不起，宣告了中生代的終結。除了鳥類以外的所有恐龍，都在白堊紀末滅絕。進入新的年代——新生代後，則是由哺乳類稱霸了陸地生態系。在地球上稱霸了1億6000萬年以上的恐龍，為什麼會突然滅絕呢？ （相關報導： 「我姓石、恐龍扛狼、我emo了」是什麼意思？2023年11大網路流行語！一個都沒聽過表示你老了 ｜ 更多文章 ）

恐龍滅絕之謎

從晚三疊世到白堊紀末，有許多恐龍興起，也有許多恐龍滅絕。在1億6000萬年以上的「恐龍時代」中，許多恐龍物種出現又衰退，其中包括了劍龍類這種在早白堊世滅絕的大型類群。

雖說如此，恐龍類群整體的稱霸一直持續到了白堊紀末。那麼，為什麼鳥類以外的恐龍在白堊紀末時全部滅絕了呢？要釐清恐龍滅絕的原因，有個重要的線索，那就是白堊紀末滅絕的生物類群不是只有恐龍。陸地上的翼龍，海中的蛇頸龍、滄龍、菊石，以及多種浮游生物都在白堊紀末時滅絕。在白堊紀大量繁衍的鳥類與哺乳類，大多數物種也與恐龍在同一時間滅絕。可見恐龍的滅絕並不是偶然。

「恐龍滅絕」只是白堊紀末發生的大滅絕中的一小部分。究竟是什麼原因造成了白堊紀末的大滅絕，使地球生態系出現劇烈改變呢？

恐龍滅絕的原因

至今，科學家們提出了許多恐龍滅絕的可能原因。有的正經八百，有的「荒唐無稽」，各種假說參差不齊。

20世紀中期以前，最多人支持的假說是「演化系統的老化」。生物的演化系統有其壽命，興盛了很長一段時間的恐龍，到了白堊紀末時，演化系統的壽命也來到終點。興盛於晚白堊世後半的鳥臀類，頭部多有著奇特的裝飾，這些「異常特徵」表示演化系統的壽命將近。

除了恐龍之外，菊石到了晚白堊世時，「異常捲曲」的類群大肆興盛，這也被認為是因為菊石的演化系統壽命將至。

到了今日，「演化系統的老化」已被視為荒唐無稽的說法，畢竟恐龍的滅絕只是白堊紀末大滅絕的一部分。「恐龍滅絕的原因」也要能充分說明其他生物的滅絕才行。造成恐龍與地球上的多種生物大量滅絕的原因，只可能是全球規模的環境變化。

到了20世紀後半，類似觀點的研究持續進行，「隕石撞擊說」與「火山噴發說」逐漸獲得科學家的支持。希克蘇魯伯隕石坑為前者的強力證據，德干玄武岩則是後者的強力證據。

直至近年，科學家們一直在爭論到底哪個才是大滅絕的主因。現今科學界幾乎已可確定是由於巨大隕石的撞擊，產生了急遽的環境變動，造成生物大量滅絕。

地球史

希克蘇魯伯隕石坑Chicxulub crater

1980年，以諾貝爾物理學獎得主路易斯‧阿爾瓦雷茨，與他的兒子地質學家沃爾特為核心的研究團隊，發表了衝擊性的假說。發生於白堊紀末期的恐龍滅絕，起因是隕石撞擊地球，造成全球性的急遽環境變動。

高濃度的銥地層

阿爾瓦雷茨父子提出之「隕石撞擊說」的關鍵證據，是在義大利淺海地層中發現的一道含有高濃度銥的地層。銥是稀有金屬的一種，地殼（地球的最外層，大陸地殼厚度約30～40km，海洋地殼約6km）中僅含極微量。相較於地殼，隕石內的銥含量豐富許多。阿爾瓦雷茨父子除了義大利之外，也在丹麥、紐西蘭的地層中確認到K－Pg界線含有高濃度的銥。

這些銥應來自地球外的隕石，而造成這個高濃度銥地層的隕石撞擊，很可能就是導致白堊紀末恐龍等多種生物大滅絕的原因。 （相關報導： 「我姓石、恐龍扛狼、我emo了」是什麼意思？2023年11大網路流行語！一個都沒聽過表示你老了 ｜ 更多文章 ）

發現超巨大隕石坑

當時「隕石撞擊說」有不少反對的聲音。許多人認為高濃度銥地層根本就不是來自隕石撞擊。另一方面，科學家們在全球各地的K－Pg界線，陸續確認到高濃度銥地層。後來也陸續在高濃度銥地層中發現因星體撞擊而形成，以「撞擊石英」為首的各種特殊礦物。在北美的K－Pg界線所發現的撞擊石英，比在太平洋與歐洲發現的還要大。

另外，在墨西哥灣周圍地區發現了海嘯沉積物，使學界確定北美附近曾發生過隕石撞擊事件。

在發表「隕石撞擊說」之前的1978年，墨西哥國營石油公司在探勘工作中，發現墨西哥猶加敦半島北部地下有個奇特的巨大地質結構。墨西哥灣蘊藏著豐富油田，於是石油公司以猶加敦半島為起點，積極探勘周圍地形，發現地下1km處有個看起來像是隕石撞擊坑的結構。

這項探勘結果在當時並沒有引起太多的注意，但因為猶加敦半島地下的地質樣本，與世界各地K－Pg層採集到的撞擊石英成分一致，於是學者們在1991年發表假說，認為這個隕石坑是由白堊紀末的隕石撞擊而成。隕石坑的中心位於希克蘇魯伯村，故稱這個隕石坑為希克蘇魯伯隕石坑。

在那之後，人們逐漸認同白堊紀末時，由於巨大隕石撞擊地球，在全球各地的K－Pg界線形成了高濃度的銥地層。巨大隕石的撞擊所產生的突發性環境變動，可充分說明恐龍與各種生物的滅絕，於是科學家們也逐漸認定「隕石撞擊說」為白堊紀末大滅絕的原因。過去學界認為，生成了德干玄武岩（→p.196）的巨大火山噴發，才是大滅絕主因；今日則認為該次火山噴發應沒有如此大的影響力。希克蘇魯伯隕石坑的相關研究現在仍相當活躍，也有許多人試著從天文學的角度，討論撞擊地球的隕石來源。

希克蘇魯伯隕石坑的特徵

白堊紀末的猶加敦半島北部為淺海，海底存在厚度達3km，由石灰岩、白雲石、石膏組成的地層。這些岩石遭隕石撞擊後，融化並釋出至大氣，伴隨著大量塵埃之大量二氧化碳與硫酸氣溶膠，散布至各地。

希克蘇魯伯隕石坑的直徑約為180km左右，應是由直徑約10km的隕石，朝著北北西的方向，以約30度的小角度撞擊而成。隕石坑本身已完全埋藏在地底、海底下，隕石坑邊緣則分布著許多岩洞陷落井（被水淹沒的大規模鐘乳石洞，在馬雅時代曾是舉行獻祭儀式的地點）。

另一個隕石坑？

有人認為，造成白堊紀末大滅絕的原因，可能不只有希克蘇魯伯的隕石。印度西北部的濕婆隕石坑，也是常被提起的白堊紀末超大隕石坑。這個隕石坑以印度教中司掌破壞與再生的神——濕婆為名，長600km，寬400km，呈水滴狀，可能是由直徑40km的巨大隕石以低角度撞擊所產生的隕石坑。

不過，也有人認為這個濕婆隕石坑根本不是由隕石撞擊所形成的結構，並不是白堊紀末大滅絕的原因。

K－Pg界線前後時期的隕石坑中，烏克蘭的波泰士隕石坑也相當有名。這個隕石坑的直徑約24km，於希克蘇魯伯隕石坑形成的約65萬年後之古近紀初左右形成。與白堊紀末的大滅絕應該沒有關聯，但可能拖慢了生態系的恢復。

近年來，非洲幾內亞近海的海底下，發現了直徑超過8.5km的隕石坑——納迪爾隕石坑。我們尚不知這個隕石坑精確的形成年代，這顆隕石可能與造成希克蘇魯伯隕石坑的隕石為聯星，也可能與白堊紀末大滅絕沒有直接關係。 （相關報導： 「我姓石、恐龍扛狼、我emo了」是什麼意思？2023年11大網路流行語！一個都沒聽過表示你老了 ｜ 更多文章 ）

德干玄武岩Deccan Traps

地球史上某些年代會噴出大量熔岩，在全球各地形成「洪水玄武岩」。這些洪水玄武岩為極大規模之火山活動的直接證據，有些人認為這可能是大滅絕的主要原因。印度的洪水玄武岩台地「德干玄武岩」在白堊紀末形成，那麼這些熔岩對大滅絕的影響有多大呢？

熔岩之海

全球各地的陸地與海底中，某些地區存在著一整片廣闊的火成岩（岩漿冷卻凝固後的岩石），稱作LIPs（巨大火成岩岩石區）。而某些LIPs是由玄武岩質的熔岩如洪水般覆蓋廣大的地表、海底，這種熔岩稱作洪水玄武岩，為大規模火山活動的直接證據。

印度西部到中部的區域，存在約50萬km²，厚度在2000m以上的玄武岩，稱作德干玄武岩。這個洪水玄武岩在白堊紀末前後形成，當時釋放出了大量含有二氧化碳與二氧化硫的火山氣體至大氣中，嚴重破壞了環境。另外，火山噴發物質可能含有高濃度的銥。在某些學者用「隕石撞擊說」說明白堊紀末大滅絕時，作為火山噴發說之證據的德干玄武岩也成為了關注的焦點。

與「隕石撞擊說」對立

作為「隕石撞擊說」的對立假說，「火山噴發說」認為白堊紀大滅絕的原因是火山噴發，並生成了德干玄武岩。而K－Pg界線所看到的高濃度銥，並非瞬間沉積下來，而是花了數十萬年沉積而成。科學家在全球各地都有發現高濃度的銥地層，也發現到有些高濃度銥地層並非瞬間形成。德干玄武岩約花了100萬年形成，中間有跨過K－Pg界線。德干玄武岩的形成過程中，應造成了全球氣候變遷與大氣汙染，使得以恐龍為首的各種生物逐漸滅絕，這就是1980年代的「火山噴發說」。高濃度銥地層中的代表性礦物——撞擊石英，也可能在火山噴發時形成，故無法用來否定「火山噴發說」。

不過，在發現希克蘇魯伯隕石坑之後，卻沒有在德干玄武岩找到高濃度銥地層。於是學者們逐漸認為，包括高濃度銥地層在內，全球各地K－Pg界線所看到的特殊地層，都是在希克蘇魯伯隕石坑形成的瞬間（數日到數年內）沉積而成。

學界大致都認定白堊紀末曾有巨大隕石撞擊地球，然而這個事件所造成的環境變動，以及對恐龍等生物有多大的影響，則是另一個問題。1990年代以後的「火山噴發說」則認為，造成德干玄武岩的長期環境劇變，才是恐龍等生物衰退的主因，隕石撞擊只是壓垮駱駝的最後一根稻草。

「火山噴發說」的演變

「隕石撞擊說」有多種反對的意見，這些意見都會引用一個重要證據，那就是化石紀錄顯示，K－Pg界線以前的生物多樣性已逐漸下降。然而，已有許多研究否定了這個現象。雖然今日學界也認同拉臘米迪亞的恐龍多樣性較低，但這應該與造成德干玄武岩的環境變動沒有太大關聯。

目前主流意見認為，白堊紀末大滅絕為突發事件，造成德干玄武岩的大規模火山活動則對K－Pg界線以前的生態系沒有造成太大的影響。

近年來，隨著放射年代測定技術的提升，開始有學者指出，大部分的德干玄武岩可能是在希克蘇魯伯隕石坑形成後才形成。也有人認為，隕石撞擊所產生的衝擊促進了火山活動的規模，不只形成了德干玄武岩，也讓突發的環境變動變得更為劇烈。雖然多數學者已不認為「火山噴發說」是白堊紀末大滅絕的主要原因，不過德干玄武岩的相關研究仍在進行中。

德干玄武岩的恐龍們

構成德干玄武岩之洪水玄武岩的裂縫間，夾有接近白堊紀末期的陸相沉積層。這些地層出土了各種恐龍的骨架與蛋化石（→p.122）。該地層發現的骨架皆呈碎片狀，卻顯示這裡曾存在多樣化的生態系。印度當時是個島大陸，恐龍種類與地理上較靠近、且獨立存在的馬達加斯加恐龍相近。

作者介紹｜G. Masukawa

科普插畫家、科普作家。善用科學思考過程，繪製古生物骨架圖，廣受日本國內外學者好評，常參與博物館、科普活動的展示品製作，並常協助學術論文、專業書籍的排版工作，是近年流行的斜槓族。著作包括《新‧恐龍骨架圖集》（暫譯，East Press），譯作包括《人類滅絕後》、《新恐龍》（Gakken）。茨城大學大學院碩士（地質學、古生物學）。

繪者介紹｜Tukunosuke

科普插畫家。以爬行類、古生物為主，繪製多種生物的插圖。負責多本書籍的插圖繪製，包括《戀愛中的化石》、《化石的復原就交給我吧》（皆為Bookman社）、《我與菊石的1億年冒險記》（East Press）、《哆啦A夢 第一本國語辭典 第2版》（小學館）。著作包括繪本《蜥蜴君的尾巴》、《小小鬃獅蜥的派對》（皆為East Press）等，亦協助製作萬代的爬行類轉蛋系列。（書名皆暫譯）

本文經授權轉載自台灣東販出版《恐龍學Dinopedia：從化石發掘、系譜演化解密遠古生物》（原標題：恐龍學Dinopedia：從化石發掘、系譜演化解密遠古生物）
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