怎样描写恐龙灭绝，恐龙是如何灭绝的？

@Mandelbrot的回答很棒。
流星撞擊理論是上世紀八十年代才提出的，可以說相對而言是一個很新的理論。确切地說，撞擊地球的是一顆bolide（中文應該是『火流星』？）。這個理論的提出完全是一個意外，WalterAlvarez後來回顧這件事的時候，說：“Inscience,sometimesit'sbettertobeluckythansmart.”。
我就來講講關于這個理論的故事。
很早的時候，人們就注意到了化石中反映出的生物多樣性的變化。1841年，英國地質學家JohnPhillips根據生物多樣性的變化，把有顯著的生物出現的時代分爲三段：。
自下而上分别是古生代、中生代和新生代。
古生代與中生代之間被稱爲『二疊紀-三疊紀滅絕事件Permian-Triassicextinction』；中生代與新生代之間被稱爲『白垩紀-古近紀滅絕事件Cretaceous-Paleogeneextinction』或者『白垩紀-第三紀滅絕事件Cretaceous-Tertiaryextinction』或者簡稱『K-TBoundary』。（其實大規模的滅絕事件有五次，這裏就不多說了。）。
注意，Phillips分出這三代并非僅僅因爲它們中間有『斷層』，還因爲這三代的化石差異很大。
我們現在讨論的恐龍滅絕，就發生在K-TBoundary。（額，爲什麽不用C來代表Cretaceous呢？因爲C已經被之前的Carboniferous用過了。）。
與Phillips同時代的英國地質學家CharlesLyell注意到了這些生物多樣性的『斷層』。
Lyell認爲，這些『斷層』不可能是由突發事件而導緻的，而僅僅是因爲能找到的化石不夠全罷了。大批生物突然就滅絕了，這怎麽可能呢？一定是某段時期的化石丢失了，或者本身就沒有形成化石。（用今天的技術估計，Lyell所推測的『某段時期』大概長達6500萬年。）。
Darwin也注意到白垩紀末期的『斷層』，他在《物種起源》裏說：。
Withrespecttotheapparentlysuddenexterminationofwholefamiliesororders,asofTrilobitesatthecloseofthepalaeozoicperiodandofAmmonitesatthecloseofthesecondaryperiod,wemustrememberwhathasbeenalreadysaidontheprobablewideintervalsoftimebetweenourconsecutiveformations;andintheseintervalstheremayhavebeenmuchslowextermination.。
他也認爲，這些『斷層』大概是化石記錄的不完整導緻的。
Lyell和Darwin之後，這樣的『均變論Uniformitarianism』在學術界一直占主導地位。可是，就算是化石缺失，恐龍的滅絕畢竟是一個板上釘釘的事情。這到底是什麽原因導緻的呢？于是，科學家們就提出了各種各樣的猜想：。
然而這些猜想都沒有特别确鑿的證據來支持，同時也很難證僞……。
所以，『恐龍滅絕』始終沒有一個主流的解釋，直到我們的主角登場：WalterAlvarez（下圖右）。
上世紀七十年代，WalterAlvarez是紐約的LamontDohertyEarthObservatory的一位地質學家。當時，『地磁逆轉（每過一段時間，地球的南北磁極會對調）』是一個熱門的研究方向，Alvarez也在做這個方面的研究。他與他的同事們在意大利的Gubbio找到了一種粉色的石灰岩scagliarossa，這種石灰岩的形成過程記錄了地磁逆轉的時間點。
同時，這種石灰岩裏包含了很多微小海洋生物（Foraminifera，有孔蟲門）的化石。
Alvarez發現了一個奇怪的現象：白垩紀末期的石灰岩裏，有孔蟲門的化石種類繁多，體積較大；在這岩石之上，有一層一兩厘米厚的clay（中文是『黏土』？），其中沒有任何的有孔蟲門化石；而在這層clay之上，又有很多有孔蟲門的化石，但種類很少，而且普遍很小，與之前的化石完全不同。
大概就像這樣：。
用Alvarez的話來說，這個變化『看起來實在是太突然了lookedveryabrupt』。更重要的是，較大化石消失的時間點，正好是恐龍滅絕的時間點。Alvarez認爲這恐怕不是偶然，于是他打算弄清楚這層薄薄的clay代表了多長一段時間。
怎麽才能知道這段時間有多長呢？Walter（爲了避免混淆，以下都用名來稱呼）向父親LuisAlvarez求助。Luis是諾貝爾物理學獎得主，總之是各種厲害，也是一個很有個性的人。當得知Walter的這個問題之後，Luis非常感興趣，并且提出可以利用元素銥Iridium來測量這層clay的時間。
怎麽利用銥來測量時間呢？原理其實很簡單：。
銥在地球上很稀少，但在流星中卻很常見。所以，銥會以『宇宙塵（cosmicdust）』的形式，以一個穩定、緩慢的速度落到地球上。這層clay形成的時間越長，其中就會含有越多的銥。
銥落到地球的平均速率大概是每平方厘米每年克，而包含這層clay的十厘米厚的岩石中測出了約克的銥。所以，這十厘米的岩石正常形成所需的時間是年。
然而，還記得Walter最開始到Gubbio是研究地磁逆轉的嗎？通過scagliarossa，他們已經測出包含這十厘米的兩米厚的岩石是花了大約年時間形成的。
問題來了：200cm厚的岩石花了年就形成了，其中一段10cm厚的岩石怎麽可能要花年才形成呢？也就是說，那10cm厚的岩石中，銥的含量爆表了offthechart，所以應該不是正常累積下來的。
爲了确認，Walter去了一趟丹麥，從StevnsKlint（石灰岩峭壁）中取了另一份白垩紀末期的岩石樣本，其中銥的含量也爆表了。而随後從新西蘭的SouthIsland采集來的樣本中，銥的含量也爆表了。
這到底怎麽回事？沒有人能解釋。Luis預感到這絕對将是一個偉大的發現。用他同事的話來形容，Luis得知銥爆表的消息後的反應『如同鲨魚嗅到了鮮血一般likeasharksmellingblood』。
Walter和Luis提出了很多理論來解釋這一現象，但一一被實驗數據推翻。在長達一年的讨論之後，他們發表了ExtraterrestrialCausefortheCretaceous-TertiaryExtinction這篇論文，其中提出了流星撞擊理論：在約6500萬年前的某一天（後來修改爲6600萬年前），一顆直徑6英裏的小行星與地球相撞。釋放出能量的數量級約等于一百萬億噸TNT的爆炸當量，随後，撞擊産生的碎片與塵埃（包含銥）蔓延全球，白天變成黑夜，溫度驟降，大滅絕開始了。
流星撞擊理論一提出便受到了強烈反響，當然這其中也少不了Time、Newsweek這些雜志的宣傳炒作。然而古生物學界卻是一片謾罵的聲音，比如一位古生物學家接受紐約時報采訪時說：。
（那些人簡直自大到讓人難以置信的地步。他們對于動物是如何進化、生存與滅絕的一無所知。盡管如此無知，他們卻認爲隻需要擺弄擺弄一些看起來很高端的儀器就可以颠覆科學了。）。
當然，這些批評與質疑的出現并不是毫無道理的。科學界有一句名言：。
Extraordinaryclaimsrequireextraordinaryevidence.。
石破天驚的斷言需要非同尋常的證據。
可是這個理論除了爆表的銥以外，還有什麽證據可以支持呢？。
更重要的是，正如之前所說的，Lyell和Darwin之後，學界的主流觀點是均變論Uniformitarianism，所以對于大多數科學家來說，『流星撞擊理論』是NOTEVENWRONG。并不是說這個理論缺乏可證僞性，而是這個理論是在解釋一個根本沒有發生的事件！！。
還記得嗎？一直以來，學界都認爲化石反映的生物多樣性的『斷層』僅僅是因爲化石不全，而滅絕事件本身依然是一個逐漸發生的過程。現在Walter和Luis不僅提出了災變論Catastrophism的觀點，而且還用了一個幾乎毫無證據的小行星撞擊事件來解釋。這不就是想搞個大新聞，再把主流觀點批判一番麽？！。
然而，科學家們越是研究K-TBoundary，Lyell的均變論就暴露出越多的不足。化石記錄的問題并不在于會使『緩慢的滅絕』顯得『突然』（Lyell所說的化石缺失），而在于會把『迅速的滅絕』的時間拉長。爲什麽這麽說呢？看圖：。
圖中最大的白圓表示很少化石化fossilized的物種，中等的白圓代表較容易化石化的物種，而小白點代表非常容易化石化的物種。因爲有這樣的數量關系的存在，即使這三種物種同時滅絕，最大的白圓也會看起來最先消失——因爲數量最少。這被稱爲Signor-LippsEffect。
均變論受到質疑的同時，支持流星撞擊理論的證據越來越多，比如『沖擊石英ShockedQuartz』：。
沖擊石英隻有在極高壓、有限溫度下才能形成。地球上隻有三個地方可以找到沖擊石英：隕石撞擊坑、核試驗場所和實驗室。（火山活動不足以形成沖擊石英，所以它的存在可以顯示撞擊坑是由隕石撞擊形成的，而非火山噴發。）。
1984年，科學家在Montana東部的岩石的K-TBoundary中發現了沖擊石英。
接着，在Texas南部，科學家發現了一層白垩紀末期的不尋常的沙岩。這種沙岩的成因似乎是劇烈海嘯，而如此劇烈的海嘯應該會沖刷海岸，留下特殊的印記，沉積下來。于是Walter掃描了數以千計的岩芯，終于在墨西哥灣找到了這種特殊的印記。
最終，一個直徑約爲一百英裏的隕石坑在尤卡坦半島YucatánPeninsula被發現，隕石坑之上有半英裏厚的沉積物。這個隕石坑與預測的小行星撞擊坑完全一緻。
其實這個隕石坑是被『重新發現』的。在上世紀五十年代，一家墨西哥國營石油公司曾經發現了它，但當時人們以爲這隻是海底火山口。海底火山口是不會有石油的嘛，所以這裏就被漸漸遺忘了。
而當Walter去尋找石油公司曾在那塊區域的鑽出的岩芯時，他們被告知岩芯已被一場大火燒毀。所幸岩芯最後還是找到了，隻是當時記不得放哪兒了而已。
找到岩芯之後，1991年，Walter确定了岩芯的确切地點，并在該地點找到了一層特殊的熔岩速凝體，而且恰恰是在K-TBoundary發現的。
這個發現徹底說服了科學家們，流星撞擊理論終于被主流學界認可。
Walter後來在回顧理論提出1980年到被學界認可1991年這段日子時說：。
（那十一年在那個時候顯得很漫長，但回過頭來看，這段時間其實非常短。想想，當時每一個地質學家和古生物學家一直以來學習的都是均變論，這些科學家的教授也學的是均變論，他們的教授的教授也是，一直可以追溯到Lyell。然而，你要挑戰的正是均變論的觀點。但，你可以看到，人們确實是看證據說話的。他們最終确實改變了他們的看法。）。
到此爲止，這個故事可以告一段落了。
有兩點要注意：。
1.這些研究是Walter與他的同事（包括他的父親）一起完成的，但爲了叙述方便，我很多地方就隻寫了Walter一個人。
2.正如@Mandelbrot的答案中寫的那樣，火流星撞擊地球并不是恐龍滅絕的直接原因，這次撞擊給地球生态系統帶來的影響才是關鍵。就是說，恐龍不是被火流星撞死的…不要誤會…。
最後有一點點想說的：。
這個問題是『恐龍是如何滅絕的』，其實隻要回答『火流星撞擊所帶來的後果』以及一些其他影響因素就好了，所以可以說我這篇回答的大部分内容都是答非所問的。
我叙述這個故事，除了回答這個問題本身以外，也是想讓大家了解，一個科學理論是怎樣被提出、怎樣被接受的。
科學并不是一拍腦袋就想出來什麽理論然後一錘定音的，而是需要通過觀察現象、提出假設、作出可證僞的預測或判斷、收集證據、檢驗與修改等等一系列步驟才可以得出結論的。
同時，科學家從來不會說自己的理論是『永遠正确的』。理論被一次次修改或推翻，科學才能夠進步。
科學是用證據說話的。隻要能拿出足夠有說服力的證據，科學家很願意接受新的理論，哪怕之前的理論已經主導了上百年。
但前提是，證據要有說服力。
對于一個不可以用調查或實驗來驗證的理論，并不一定是錯誤的，但一定不是科學的。而且，當我說它『不一定是錯誤的』的時候，其實『錯誤』一詞是尚未定義的。如果這個理論都不可證僞，隻要其本身自洽，那什麽叫『錯誤』呢？。
最後，希望大家始終記得這句話：。
Extraordinaryclaimsrequireextraordinaryevidence.。
那麽就這樣=w=。
參考資料以及圖片來源：。
ElizabethKolbert,TheSixthExtinction。
TheSixthExtinction?AReporterAtLarge-TheNewYorker。
以及。
EarthScience的課件講義。
對了，最後再安利一首SymphonyofScience-TheWorldoftheDinosaurs：。
原版在SymphonyofScience這裏。

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