揭密:核大战的后果----核冬天 1

关于核冬天的争论

　　多年来，我们大家都十分清楚一场核战争的后果是骇人听闻
和难以置信的。尽管如此，直到三年前我们对这一后果还依然了
解为仅仅是一场涉及人类的灾难，并且主要是落到那些卷入冲突
的国家头上。如果在北约和华约国之间爆发一场全面核战争，意
味着西方文明将遭到大规模毁灭，卷入这场核战争的国家人口将
大量死亡，人们将遭受到难以想象的痛苦。仅此前景并不足以迫
使核武库削减，这是一个值得引起注意的提醒。我们似乎都耽迷
于二次大战后存在于欧洲的脆弱和平。尽管局势中不安全的因素
日趋增长，大家仍相信大屠杀永远不会发生。

　　然而，三年前有几位科学家开始意识到，核战争不仅对西方
文明，而且对整个地球上的生命都是一场灾难。地球气候的异常
改变，即众所周知的“核冬天”，将给生物界带来灾难性的后果，
这主要是指动植物的大范围的死亡。生物学界的权威们目前还不
能排除人类在这场灾难中灭绝的可能性。来自不同研究领域和铁
幕两边各国的科学家们都已卷入到这场有关核冬天的争论当中。
在本书中，我将简要地介绍什么是核冬天，以及它会给我们大家
带来的后果。


以往有过的大规模生物毁灭事件

　　１８和１９世纪人类最有趣的发现之一就是，曾在地球上一
度繁衍生长的许多种动植物如今已销声匿迹了。埋藏在距今几百
万年乃至几十亿年的地层中的化石证实了这些物种的存在。达尔
文的进化论对此首先作了阐释。他认为，这些物种的逐渐绝灭是
因为在不停的生存竞争中，它们对于环境的适应能力劣于它们的
竞争对手。我们现在已得知，自然历史上曾有过几次沧海桑田的
大变动。在这些变动期间，大量的动植物种在一个较短的时间内
就灭绝了。由于地球已有４６亿年的历史，所以在地质学家和古
生物学家眼里，１００万年是相当短暂的一段时间。这些毁灭事
件中最著名的要算发生在距今６５００万年前的白垩纪末期的那
一次。当时，长期占据地球统治地位的恐龙绝灭了。恐龙对地球
的统治达２亿年之久，它可以称得上是迄今在地球上生活过的最
有成就的动物了。现在看来，人类生存２亿年的前景尚未可乐观。

　　在以往７亿多年的自然历史过程中，为人们所知的大的生物
毁灭事件就有九次。最早的一次发生在大约６．５亿年前，即地
质学家称之为寒武纪的晚期。那时动物种类还相当稀少，许多属
于疑源类（始先类），一种生活在海洋中的单细胞生物的种类灭
亡了。它们的消失正好是在地球上许多地区被冰川覆盖的时期。
大约在５．３亿年前，三叶虫――一种生活在海底的甲壳纲动物
在长达５００万年的时间里连续三次遭到毁灭性的打击，每次持
续的时间不超过５０００年。大约就是在这个时候，最初的鱼类
开始进化。４亿年前的那场大规模毁灭事件导致了１００种海洋
生物的毁灭，三叶虫也是牺牲品之一。石灰岩礁的早期建造者――
原始珊瑚虫和海绵――在这次突然打击之后再未完全复苏。与此
同时其它许多热带海洋生物种群也默然消失了。这大约是脊椎动
物首批降生陆地之时。其余的生物毁灭事件分别发生在２．５亿
年前的古生代末期和１．４亿年前的三迭纪末期。当时，最早的
哺乳动物在地球上刚刚露面。接着就是６５００万年前恐龙与它
的许多同时代伙伴一起灭绝的事件，据估计当时活着的生物属种
中大约有一半左右在这次事件中死亡，尽管这一次陆地植物和哺
乳动物几乎未受到影响。　距今最近的一次生物灭绝事件发生于
４０００万年前，它严重地影响到浮游生物和贝壳动物等物种的
生存。人们已经证实这次物种灭绝与海洋冷却有关。

　　造成历史上这些生物毁灭事件的原因何在呢？这至今是科学
家们争论不休的话题。关于恐龙的绝种更是众说纷纭。到目前为
止最有说服力的解释只有两种。这两种解释与核冬天的假说显然
都有联系。第一种解释是：在距今６５００万年和３．７亿年前
发生的两次毁灭事件中，都发现了罕见的高浓度的重元素铱。这
个发现的重大意义在于，在通常情况下，铱在地球岩石中含量甚
微，而在陨石中含量丰富（人们确信这些陨石是来自彗星的碎片）。
人们发现，当时存在的高浓度铱是通常情况下地球岩石铱含量的
２０倍，而且集中在一个非常狭窄的地层中。这说明它们是在历
史上一个相应的短时期内沉积下来的。加州伯克利大学的路易斯
和沃尔特·阿尔瓦雷斯认为，高浓度铱的出现和生物大量灭绝的
原因就在于小行星或彗星与地球发生的碰撞。

　　在此也许我应当首先涉及一下有关彗星、小行星和陨星的知
识。彗星实际是由岩石和冰块组成的庞大聚合物。它们大多数活
动于远在冥王星轨道之外的一团环绕太阳系的巨大云雾中。只有
少数几个发生偏离而进入接近太阳和地球的轨道。当它们接近太
阳时，自身所携带的气体和尘埃在太阳风的压力下离开彗头形成
壮观的彗尾，彗星由此而得名。当这些彗星沿着其扁长的轨道作
环绕运行时，在它的身后拖着一条由碎石组成的尾巴。地球若是
闯进这条尾巴，或是这条尾巴扫过地球的大气层时，彗星的碎片
就会燃烧起来，于是人们就看到闪烁即逝的流星，而那些轰然堕
地的天外乘客就是陨星。

　　小行星则是一些不规则的块状岩石，其大小从一英里到数百
英里不等。小行星大多存在于火星和木星之间的一围条带之中。
它们的形成可能是由于某个行星的自身爆炸或是尚未成形所致。
但是它们当中也有一些像进入太阳系的彗星一样沿着接近太阳的
轨道运行。人们把这些横跨地球轨道而环绕太阳飞行的小行星称
之为“阿波罗”行星。“阿波罗”行星受到我们人类的特别关注，
因为它们中的一位曾偶然光顾过地球。月球上的巨大环形山就是
“阿波罗”行星撞击的结果。如果不是风化和地壳运动的作用，
地球也业已被这些类似的陨石坑所覆盖。１９８３年，红外照相
天文卫星发现了一颗新的“阿波罗”行星，它的运行轨道与导致
双子星座流星雨的那颗彗星的轨道是重合的。这一发现证明了长
期以来的一个观点，即“阿波罗”小行星实际上就是失去了全部
冰块和尘埃的彗头，因此当它们接近太阳时就不再有彗尾形成。

　　阿尔瓦雷斯夫妇认为，　无论是地球含有高浓度的铱，还是
６５００万年前恐龙的灭绝，都是由“阿波罗”小行星或失去活
力的彗核引起的。具体地说，就是一颗直径为６英里的小行星在
与地球发生碰撞时把相当于它体积６０倍的岩石粉末抛射到大气
层中，其中很小一部分――恐怕有１０亿吨重的粉尘――曾在高
度为１０英里或１０英里以上的地方进入大气同温层，并在同温
层滞留数年之久，逐渐蔓延至整个地球上空，由此造成黑暗并抑
制光合作用的正常进行，从而使得陆生植物、浮游生物以及以植
物为食的动物出现大范围的死亡。

　　对大规模生物灭绝原因的第二种解释是，海洋的冷却在其中
扮演了重要角色。特别是当生物的毁灭集中发生在热带海生物种
头上时，这个解释就越发可信。须知海洋一旦变冷，生活在热带
海洋中的动植物便无处迁栖。按照阿尔瓦雷斯小行星毁灭理论的
假设，地球的急剧变冷是巨大的尘埃云所造成的结果之一。然而，
费城约翰·霍普金斯大学的史蒂文·斯坦利（他用收集到的大量
事实证明，在几次重要灾变中，海洋冷却是一个重要因素）却争
辩说，有好几个物种从自然界舞台上消失的时间是在恐龙濒于灭
亡的６５００万年前，比铱沉积的地质年代要早得多，而铱在地
层中的积淀一直被认为是小行星撞击地球的标记。另外有证据表
明，还有一些物种是逐渐消失的，其过程有的持续了２００万年
乃至更长的时间。只有当这些疑问得到合理解释之后，小行星毁
灭理论才能够最终成立。然而，不管怎么说，关于在自然历史上
曾经有过多次生物毁灭的灾变的事实则是无可置疑的。


冰　　期

　　大约在１万年前，我们的祖先――也就是在６５００万年前
渡过劫难的一支小鼠类动物的后代――在最后的一次冰期中幸存
了下来。这些曾经数度覆盖地球表层的冰期是由地球年平均温度
发生了几度的变化所引起的。在以往的１００万年中，这样的冰
期大约发生过１０次，几乎每１０万年左右就来一次，它发生的
规律性实在令人吃惊。距我们最近的一次冰期大约在１．８万年
前进入盛期。当时，冰层覆盖了欧洲和北美的绝大部分地区。通
过对海洋沉积物中氧的同位素含量的丰度进行测定，就能够对以
往不同时期出现于地球的冰川时代作出判断。在通常情况下，水
中所含的氧是氧16，它的原子按里分别有８个质子和中子。而氧
的另一种同位素氧18的原子核里则有８个质子和１０个中子，而
氧18这种类型通常只占地球含氧量的千分之几。这两类氧的化学
性质几乎是―样的，但由于氧18稍重一些，因而当水蒸发时，易
于留存下来。当冰期来临时，海洋里的一部分水蒸发到天空变成
雨雪落到地面，带走了大量的氧，致使海洋里的氧18含量增多。
因此，海洋沉积物中氧18浓缩物的变化就为人们勾勒出了一幅冰
盖形成的自然历史图画。氧18的变化情况表明冰川形成的历史具
有某种引人注目的周期率。它们每隔不同的时期重复出现，其间
隔期分别为１０万年、４．３万年、２．４万年和１．９万年。

　　对这种周期性变化的解释既简单又出人意料。它是由南斯拉
夫天文学家米留丁·米兰科维奇在本世纪前半叶首先提出的。当
地球环绕太阳运转时，地球上出现了从冬到夏这种周而复始的季
节变化。这是因为地球自转轴线与地球轨道平面的夹角并不是恰
成直角，而是成２３．５度的斜角。因此，当北半球夏季来临时，
太阳处在天空中较高的位置，日照时间长，我们接受的热量就多
些；同此道理，冬季太阳在天空中的位置偏低，日照时间短，气
温也就相对的冷一些。如果地球自转轴线不成斜角，情况就非如
此。关于引起地球热量变化原因的更精巧的解释是，地球公转的
轨道并不是一个正圆形，而是一个椭圆形。椭圆形与正圆形的度
数差用一个数值来表示，叫做偏心率。地球的轨道是椭圆形，加
上太阳处在中心位置，这就意味着地球轨道上有一点距离太阳最
近，我们称之为近日点。地球运行到近日点的时间是每年的１月。
现在我们已经得知，由于月球和其它行星引力作用的结果，地球
自转轴的倾斜度、地球公转轨道的偏心率、以及到达近日点的时
间，这三者都在随时间发生缓慢的变化。偏心率的变化是每１０
万年一次，地轴倾斜度是每４万年一次，近日点变化要复杂一些，
它在每隔２．３万年和１．９万年之间交替。因此，米兰科维奇
的理论回答了氧18含量的丰度所表明的冰川形成具有周期性的原
因，因而也回答了冰川覆盖量的问题。冰川覆盖量取决于夏天气
温处于０℃以下的地区的面积，因为只有这样，冰盖才能年复一
年地堆积起来。

　　冰川对地球生命的危害不像上一节所提到的那些远古时代的
巨大毁灭事件那样厉害。因为地球的冷却和冰盖的扩大都是缓慢
进行的，这使得绝大多数物种来得及寻找它们理想的栖息地。即
使如此，我们还是发现，在冰期到来时，物种的灭绝率同样达到
了高峰，尤其是热带物种，它们陷入了走投无路的境地，例如加
勒比海地区的物种就找不到更为温暖的地方。


坦博腊火山大喷发和１８１６年夏季的消失

　　１８１５年４月１０日和１１日，印度尼西亚的松巴哇岛上
发生了历史记载中最大的一次火山喷发。在火山喷发之前，岛上
的坦博腊火山约高１．４万英尺(４２７０米)。喷发时，火山上
部的三分之一被掀入空中，随后出现了灾难性的后果。在松巴哇
和毗邻的龙目岛上至少有８．８万人丧生。隆隆巨响在２０００
英里以外都能听见，火山灰漂落到１０００英里远的地方。在这
次喷发中，总共约有１００立方英里容积的火山灰被抛射到大气
层中，在方圆３００英里的范围内，到中午时分天空仍是一片漆
黑，这种状况持续了一两天。这次喷发比１８８３年著名的爪哇
岛喀拉喀托火山喷发还要猛烈３～１０倍。

　　尽管这次喷发本身就其程度而言已非常猛烈，但它对地球其
它地区造成的后果从某些方面来讲则更为强烈。火山爆发形成的
烟柱高约１０～２０英里，一直进入大气层的最高层――同温层。
小颗粒的火山灰形成了一片巨大的烟云，逐渐在地球上空扩散开
来，并在空中滞留了两年之久。人们已从好几个方面感到了这股
烟云的影响。在１８１５年秋季，英国人常常能够看到持续时间
很长的暗红色的黄昏和黎明。在１８１６年的春季和夏季，有报
道说美国东北部出现了持续不断、风雨都无法驱散的“干雾”。
据纽约报纸报道，这种干雾使太阳光急剧变红并减弱，以致于用
肉眼就能看见太阳黑子。１８１６年６月９日和１０日发生了月
蚀，尽管在伊普斯威奇、伦敦和德累斯顿的观测条件毫无阻碍，
但人们发现整个月亮完全消失了；而在往常，由于大气层折射和
散射阳光的作用，月亮在月蚀期间也能显现出微弱的暗红色光亮。
在这次火山喷发两年以后，即１８１７年９月１９日，正在英国
进行访问的法国天文学家杜宾在日落后３小时在格拉斯哥天文台
观察极光时发现，尽管人们头顶上的天空晴朗无云，天空下半部
却莫名奇妙地呈现为一片朦胧，通常用肉眼就能观察到的星星，
这时“要费力”搜寻才能看到。

　　因此，由坦博腊火山爆发所形成的弥漫于地球同温层的灰幔，
仅在３个月之内就从赤道偏南的印度尼西亚逐渐蔓延到英国上空。
灰幔造成的后果可以通过阳光减弱系数来加以测量。来自纽约国
家航空和航天局戈达德宇宙研究所的理查德·斯多热思在１９８
４年６月１５日的《科学》杂志上撰文，精彩地描绘了坦博腊火
山喷发的情况。他在这篇文章中估计，在１８１５年９月，北纬
地区阳光减弱，最高系数只有正常阳光的２５％。到１８１６年
夏季，这一系数仍然只有正常光照的４０％。

　　还有一种方法可以对坦博腊火山烟尘中所含物质数量进行测
量。众所周知，构成火山灰幔的两种主要成分，一是来自岩石粉
末的硅酸盐灰粒，另一个是火山排放的硫磺所形成的硫酸液滴。
目前，对格陵兰岛冰帽的研究表明，人们已能够对那里每年积存
下来的冰层加以辨认和分析，就像观察树木的年轮一样。在１８
１５至１８１８年的格陵兰岛冰层中，其所含的酸度大大超过了
正常含量，据认为，它是由于坦博腊火山烟尘中的硫酸微粒落到
岛上造成的。用同种方法估算，人们认为坦博腊火山灰幔中所含
的硫酸总量大约为２亿吨，这个数字恰好与那段时期阳光减弱的
系数相符。

　　火山烟云造成的影响不仅见诸于对太阳、月亮和星辰的观察，
而且，１８１６年作为“无夏之年”在欧洲和北美已成为家喻户
晓之事。耶鲁大学历届校长自１７７９年以来保存了一套康涅狄
格州纽黑文市的气象记录，它记载着１８１６年６月是该城７０
多年来最冷的一个６月，当月的平均气温比平常的６月要低５℃
（９Ｆ）。那一年，英国的兰开夏郡出现了一个最冷的７月。在
瑞士日内瓦，整个夏天总的说来是１７５３到１９６０年２００
多年记录中温度最低的夏季。据瑞土气象台提供的数字表明，１
８１６年６至８月的月平均气温要比１７６１至１８１０年和１
８２１至１８７０年两个时期同期的月平均温度低３℃（５Ｆ）。
在新英格兰，玉米大部无收，干草产量锐减，由此而造成的严重
困难使这一年蒙上了一层宿命论的神秘色彩，在当时流行的民间
传说中，一千八百年成了某种不吉利的象征。似乎在这一时期，
人类命运要遭到由寒冷造成的死亡威胁。从６月６日到６月１１
日三次反常的寒流侵袭了新英格兰，当时地上留下了３～６英寸
厚的雪，７月９日、８月２１日和３０日，那里又遭到了霜冻的
灾害，除少数最耐寒的谷物和蔬菜品种外，绝大多数农作物都被
冻死。寒冷在加拿大更为肆虐，连小麦也难逃厄运。美国的情况
稍好一些，因而小麦幸免于难。加拿大哈利法克斯《每周纪事》
说：“魁北克省的许多郊区都在为食品匮乏而痛苦忧伤。在每年
的这个季节里，面包和牛奶是贫苦阶层的主要食物，但此时他们
中的许多人却得不到面包。”在北美大陆，小麦和干草的价格飞
涨。在欧洲，反常的夏季所造成的后果更糟，因为它刚刚经历了
拿破仑战争的腥风苦雨。在瑞士，试图重新播种夏小麦的努力因
种子不足而受挫。到了年残岁尾，粮食短缺的形势更为严峻，尤
其是在城里，所有能吃的都吃了，如浆果、地衣和猫肉，还有人
专门指导居民辨认无毒的植物。在法国的普瓦蒂埃，一项与小麦
有关的征税引起了一场骚乱。沿卢瓦尔河谷向城镇运粮的车队必
须由军警护送，因为前来枪粮的饥饿和愤怒的人群竟达２０００
人之多。上述历史轶闻见诸于亨利和伊丽莎白·斯托麦尔发表在
《科学美国人》杂志１９７９年６月号上的一篇饶有趣味的文章
中。关于核冬天的争论

　　多年来，我们大家都十分清楚一场核战争的后果是骇人听闻
和难以置信的。尽管如此，直到三年前我们对这一后果还依然了
解为仅仅是一场涉及人类的灾难，并且主要是落到那些卷入冲突
的国家头上。如果在北约和华约国之间爆发一场全面核战争，意
味着西方文明将遭到大规模毁灭，卷入这场核战争的国家人口将
大量死亡，人们将遭受到难以想象的痛苦。仅此前景并不足以迫
使核武库削减，这是一个值得引起注意的提醒。我们似乎都耽迷
于二次大战后存在于欧洲的脆弱和平。尽管局势中不安全的因素
日趋增长，大家仍相信大屠杀永远不会发生。

　　然而，三年前有几位科学家开始意识到，核战争不仅对西方
文明，而且对整个地球上的生命都是一场灾难。地球气候的异常
改变，即众所周知的“核冬天”，将给生物界带来灾难性的后果，
这主要是指动植物的大范围的死亡。生物学界的权威们目前还不
能排除人类在这场灾难中灭绝的可能性。来自不同研究领域和铁
幕两边各国的科学家们都已卷入到这场有关核冬天的争论当中。
在本书中，我将简要地介绍什么是核冬天，以及它会给我们大家
带来的后果。


以往有过的大规模生物毁灭事件

　　１８和１９世纪人类最有趣的发现之一就是，曾在地球上一
度繁衍生长的许多种动植物如今已销声匿迹了。埋藏在距今几百
万年乃至几十亿年的地层中的化石证实了这些物种的存在。达尔
文的进化论对此首先作了阐释。他认为，这些物种的逐渐绝灭是
因为在不停的生存竞争中，它们对于环境的适应能力劣于它们的
竞争对手。我们现在已得知，自然历史上曾有过几次沧海桑田的
大变动。在这些变动期间，大量的动植物种在一个较短的时间内
就灭绝了。由于地球已有４６亿年的历史，所以在地质学家和古
生物学家眼里，１００万年是相当短暂的一段时间。这些毁灭事
件中最著名的要算发生在距今６５００万年前的白垩纪末期的那
一次。当时，长期占据地球统治地位的恐龙绝灭了。恐龙对地球
的统治达２亿年之久，它可以称得上是迄今在地球上生活过的最
有成就的动物了。现在看来，人类生存２亿年的前景尚未可乐观。

　　在以往７亿多年的自然历史过程中，为人们所知的大的生物
毁灭事件就有九次。最早的一次发生在大约６．５亿年前，即地
质学家称之为寒武纪的晚期。那时动物种类还相当稀少，许多属
于疑源类（始先类），一种生活在海洋中的单细胞生物的种类灭
亡了。它们的消失正好是在地球上许多地区被冰川覆盖的时期。
大约在５．３亿年前，三叶虫――一种生活在海底的甲壳纲动物
在长达５００万年的时间里连续三次遭到毁灭性的打击，每次持
续的时间不超过５０００年。大约就是在这个时候，最初的鱼类
开始进化。４亿年前的那场大规模毁灭事件导致了１００种海洋
生物的毁灭，三叶虫也是牺牲品之一。石灰岩礁的早期建造者――
原始珊瑚虫和海绵――在这次突然打击之后再未完全复苏。与此
同时其它许多热带海洋生物种群也默然消失了。这大约是脊椎动
物首批降生陆地之时。其余的生物毁灭事件分别发生在２．５亿
年前的古生代末期和１．４亿年前的三迭纪末期。当时，最早的
哺乳动物在地球上刚刚露面。接着就是６５００万年前恐龙与它
的许多同时代伙伴一起灭绝的事件，据估计当时活着的生物属种
中大约有一半左右在这次事件中死亡，尽管这一次陆地植物和哺
乳动物几乎未受到影响。　距今最近的一次生物灭绝事件发生于
４０００万年前，它严重地影响到浮游生物和贝壳动物等物种的
生存。人们已经证实这次物种灭绝与海洋冷却有关。

　　造成历史上这些生物毁灭事件的原因何在呢？这至今是科学
家们争论不休的话题。关于恐龙的绝种更是众说纷纭。到目前为
止最有说服力的解释只有两种。这两种解释与核冬天的假说显然
都有联系。第一种解释是：在距今６５００万年和３．７亿年前
发生的两次毁灭事件中，都发现了罕见的高浓度的重元素铱。这
个发现的重大意义在于，在通常情况下，铱在地球岩石中含量甚
微，而在陨石中含量丰富（人们确信这些陨石是来自彗星的碎片）。
人们发现，当时存在的高浓度铱是通常情况下地球岩石铱含量的
２０倍，而且集中在一个非常狭窄的地层中。这说明它们是在历
史上一个相应的短时期内沉积下来的。加州伯克利大学的路易斯
和沃尔特·阿尔瓦雷斯认为，高浓度铱的出现和生物大量灭绝的
原因就在于小行星或彗星与地球发生的碰撞。

　　在此也许我应当首先涉及一下有关彗星、小行星和陨星的知
识。彗星实际是由岩石和冰块组成的庞大聚合物。它们大多数活
动于远在冥王星轨道之外的一团环绕太阳系的巨大云雾中。只有
少数几个发生偏离而进入接近太阳和地球的轨道。当它们接近太
阳时，自身所携带的气体和尘埃在太阳风的压力下离开彗头形成
壮观的彗尾，彗星由此而得名。当这些彗星沿着其扁长的轨道作
环绕运行时，在它的身后拖着一条由碎石组成的尾巴。地球若是
闯进这条尾巴，或是这条尾巴扫过地球的大气层时，彗星的碎片
就会燃烧起来，于是人们就看到闪烁即逝的流星，而那些轰然堕
地的天外乘客就是陨星。

　　小行星则是一些不规则的块状岩石，其大小从一英里到数百
英里不等。小行星大多存在于火星和木星之间的一围条带之中。
它们的形成可能是由于某个行星的自身爆炸或是尚未成形所致。
但是它们当中也有一些像进入太阳系的彗星一样沿着接近太阳的
轨道运行。人们把这些横跨地球轨道而环绕太阳飞行的小行星称
之为“阿波罗”行星。“阿波罗”行星受到我们人类的特别关注，
因为它们中的一位曾偶然光顾过地球。月球上的巨大环形山就是
“阿波罗”行星撞击的结果。如果不是风化和地壳运动的作用，
地球也业已被这些类似的陨石坑所覆盖。１９８３年，红外照相
天文卫星发现了一颗新的“阿波罗”行星，它的运行轨道与导致
双子星座流星雨的那颗彗星的轨道是重合的。这一发现证明了长
期以来的一个观点，即“阿波罗”小行星实际上就是失去了全部
冰块和尘埃的彗头，因此当它们接近太阳时就不再有彗尾形成。

　　阿尔瓦雷斯夫妇认为，　无论是地球含有高浓度的铱，还是
６５００万年前恐龙的灭绝，都是由“阿波罗”小行星或失去活
力的彗核引起的。具体地说，就是一颗直径为６英里的小行星在
与地球发生碰撞时把相当于它体积６０倍的岩石粉末抛射到大气
层中，其中很小一部分――恐怕有１０亿吨重的粉尘――曾在高
度为１０英里或１０英里以上的地方进入大气同温层，并在同温
层滞留数年之久，逐渐蔓延至整个地球上空，由此造成黑暗并抑
制光合作用的正常进行，从而使得陆生植物、浮游生物以及以植
物为食的动物出现大范围的死亡。

　　对大规模生物灭绝原因的第二种解释是，海洋的冷却在其中
扮演了重要角色。特别是当生物的毁灭集中发生在热带海生物种
头上时，这个解释就越发可信。须知海洋一旦变冷，生活在热带
海洋中的动植物便无处迁栖。按照阿尔瓦雷斯小行星毁灭理论的
假设，地球的急剧变冷是巨大的尘埃云所造成的结果之一。然而，
费城约翰·霍普金斯大学的史蒂文·斯坦利（他用收集到的大量
事实证明，在几次重要灾变中，海洋冷却是一个重要因素）却争
辩说，有好几个物种从自然界舞台上消失的时间是在恐龙濒于灭
亡的６５００万年前，比铱沉积的地质年代要早得多，而铱在地
层中的积淀一直被认为是小行星撞击地球的标记。另外有证据表
明，还有一些物种是逐渐消失的，其过程有的持续了２００万年
乃至更长的时间。只有当这些疑问得到合理解释之后，小行星毁
灭理论才能够最终成立。然而，不管怎么说，关于在自然历史上
曾经有过多次生物毁灭的灾变的事实则是无可置疑的。


冰　　期

　　大约在１万年前，我们的祖先――也就是在６５００万年前
渡过劫难的一支小鼠类动物的后代――在最后的一次冰期中幸存
了下来。这些曾经数度覆盖地球表层的冰期是由地球年平均温度
发生了几度的变化所引起的。在以往的１００万年中，这样的冰
期大约发生过１０次，几乎每１０万年左右就来一次，它发生的
规律性实在令人吃惊。距我们最近的一次冰期大约在１．８万年
前进入盛期。当时，冰层覆盖了欧洲和北美的绝大部分地区。通
过对海洋沉积物中氧的同位素含量的丰度进行测定，就能够对以
往不同时期出现于地球的冰川时代作出判断。在通常情况下，水
中所含的氧是氧16，它的原子按里分别有８个质子和中子。而氧
的另一种同位素氧18的原子核里则有８个质子和１０个中子，而
氧18这种类型通常只占地球含氧量的千分之几。这两类氧的化学
性质几乎是―样的，但由于氧18稍重一些，因而当水蒸发时，易
于留存下来。当冰期来临时，海洋里的一部分水蒸发到天空变成
雨雪落到地面，带走了大量的氧，致使海洋里的氧18含量增多。
因此，海洋沉积物中氧18浓缩物的变化就为人们勾勒出了一幅冰
盖形成的自然历史图画。氧18的变化情况表明冰川形成的历史具
有某种引人注目的周期率。它们每隔不同的时期重复出现，其间
隔期分别为１０万年、４．３万年、２．４万年和１．９万年。

　　对这种周期性变化的解释既简单又出人意料。它是由南斯拉
夫天文学家米留丁·米兰科维奇在本世纪前半叶首先提出的。当
地球环绕太阳运转时，地球上出现了从冬到夏这种周而复始的季
节变化。这是因为地球自转轴线与地球轨道平面的夹角并不是恰
成直角，而是成２３．５度的斜角。因此，当北半球夏季来临时，
太阳处在天空中较高的位置，日照时间长，我们接受的热量就多
些；同此道理，冬季太阳在天空中的位置偏低，日照时间短，气
温也就相对的冷一些。如果地球自转轴线不成斜角，情况就非如
此。关于引起地球热量变化原因的更精巧的解释是，地球公转的
轨道并不是一个正圆形，而是一个椭圆形。椭圆形与正圆形的度
数差用一个数值来表示，叫做偏心率。地球的轨道是椭圆形，加
上太阳处在中心位置，这就意味着地球轨道上有一点距离太阳最
近，我们称之为近日点。地球运行到近日点的时间是每年的１月。
现在我们已经得知，由于月球和其它行星引力作用的结果，地球
自转轴的倾斜度、地球公转轨道的偏心率、以及到达近日点的时
间，这三者都在随时间发生缓慢的变化。偏心率的变化是每１０
万年一次，地轴倾斜度是每４万年一次，近日点变化要复杂一些，
它在每隔２．３万年和１．９万年之间交替。因此，米兰科维奇
的理论回答了氧18含量的丰度所表明的冰川形成具有周期性的原
因，因而也回答了冰川覆盖量的问题。冰川覆盖量取决于夏天气
温处于０℃以下的地区的面积，因为只有这样，冰盖才能年复一
年地堆积起来。

　　冰川对地球生命的危害不像上一节所提到的那些远古时代的
巨大毁灭事件那样厉害。因为地球的冷却和冰盖的扩大都是缓慢
进行的，这使得绝大多数物种来得及寻找它们理想的栖息地。即
使如此，我们还是发现，在冰期到来时，物种的灭绝率同样达到
了高峰，尤其是热带物种，它们陷入了走投无路的境地，例如加
勒比海地区的物种就找不到更为温暖的地方。


坦博腊火山大喷发和１８１６年夏季的消失

　　１８１５年４月１０日和１１日，印度尼西亚的松巴哇岛上
发生了历史记载中最大的一次火山喷发。在火山喷发之前，岛上
的坦博腊火山约高１．４万英尺(４２７０米)。喷发时，火山上
部的三分之一被掀入空中，随后出现了灾难性的后果。在松巴哇
和毗邻的龙目岛上至少有８．８万人丧生。隆隆巨响在２０００
英里以外都能听见，火山灰漂落到１０００英里远的地方。在这
次喷发中，总共约有１００立方英里容积的火山灰被抛射到大气
层中，在方圆３００英里的范围内，到中午时分天空仍是一片漆
黑，这种状况持续了一两天。这次喷发比１８８３年著名的爪哇
岛喀拉喀托火山喷发还要猛烈３～１０倍。

　　尽管这次喷发本身就其程度而言已非常猛烈，但它对地球其
它地区造成的后果从某些方面来讲则更为强烈。火山爆发形成的
烟柱高约１０～２０英里，一直进入大气层的最高层――同温层。
小颗粒的火山灰形成了一片巨大的烟云，逐渐在地球上空扩散开
来，并在空中滞留了两年之久。人们已从好几个方面感到了这股
烟云的影响。在１８１５年秋季，英国人常常能够看到持续时间
很长的暗红色的黄昏和黎明。在１８１６年的春季和夏季，有报
道说美国东北部出现了持续不断、风雨都无法驱散的“干雾”。
据纽约报纸报道，这种干雾使太阳光急剧变红并减弱，以致于用
肉眼就能看见太阳黑子。１８１６年６月９日和１０日发生了月
蚀，尽管在伊普斯威奇、伦敦和德累斯顿的观测条件毫无阻碍，
但人们发现整个月亮完全消失了；而在往常，由于大气层折射和
散射阳光的作用，月亮在月蚀期间也能显现出微弱的暗红色光亮。
在这次火山喷发两年以后，即１８１７年９月１９日，正在英国
进行访问的法国天文学家杜宾在日落后３小时在格拉斯哥天文台
观察极光时发现，尽管人们头顶上的天空晴朗无云，天空下半部
却莫名奇妙地呈现为一片朦胧，通常用肉眼就能观察到的星星，
这时“要费力”搜寻才能看到。

　　因此，由坦博腊火山爆发所形成的弥漫于地球同温层的灰幔，
仅在３个月之内就从赤道偏南的印度尼西亚逐渐蔓延到英国上空。
灰幔造成的后果可以通过阳光减弱系数来加以测量。来自纽约国
家航空和航天局戈达德宇宙研究所的理查德·斯多热思在１９８
４年６月１５日的《科学》杂志上撰文，精彩地描绘了坦博腊火
山喷发的情况。他在这篇文章中估计，在１８１５年９月，北纬
地区阳光减弱，最高系数只有正常阳光的２５％。到１８１６年
夏季，这一系数仍然只有正常光照的４０％。

　　还有一种方法可以对坦博腊火山烟尘中所含物质数量进行测
量。众所周知，构成火山灰幔的两种主要成分，一是来自岩石粉
末的硅酸盐灰粒，另一个是火山排放的硫磺所形成的硫酸液滴。
目前，对格陵兰岛冰帽的研究表明，人们已能够对那里每年积存
下来的冰层加以辨认和分析，就像观察树木的年轮一样。在１８
１５至１８１８年的格陵兰岛冰层中，其所含的酸度大大超过了
正常含量，据认为，它是由于坦博腊火山烟尘中的硫酸微粒落到
岛上造成的。用同种方法估算，人们认为坦博腊火山灰幔中所含
的硫酸总量大约为２亿吨，这个数字恰好与那段时期阳光减弱的
系数相符。

　　火山烟云造成的影响不仅见诸于对太阳、月亮和星辰的观察，
而且，１８１６年作为“无夏之年”在欧洲和北美已成为家喻户
晓之事。耶鲁大学历届校长自１７７９年以来保存了一套康涅狄
格州纽黑文市的气象记录，它记载着１８１６年６月是该城７０
多年来最冷的一个６月，当月的平均气温比平常的６月要低５℃
（９Ｆ）。那一年，英国的兰开夏郡出现了一个最冷的７月。在
瑞士日内瓦，整个夏天总的说来是１７５３到１９６０年２００
多年记录中温度最低的夏季。据瑞土气象台提供的数字表明，１
８１６年６至８月的月平均气温要比１７６１至１８１０年和１
８２１至１８７０年两个时期同期的月平均温度低３℃（５Ｆ）。
在新英格兰，玉米大部无收，干草产量锐减，由此而造成的严重
困难使这一年蒙上了一层宿命论的神秘色彩，在当时流行的民间
传说中，一千八百年成了某种不吉利的象征。似乎在这一时期，
人类命运要遭到由寒冷造成的死亡威胁。从６月６日到６月１１
日三次反常的寒流侵袭了新英格兰，当时地上留下了３～６英寸
厚的雪，７月９日、８月２１日和３０日，那里又遭到了霜冻的
灾害，除少数最耐寒的谷物和蔬菜品种外，绝大多数农作物都被
冻死。寒冷在加拿大更为肆虐，连小麦也难逃厄运。美国的情况
稍好一些，因而小麦幸免于难。加拿大哈利法克斯《每周纪事》
说：“魁北克省的许多郊区都在为食品匮乏而痛苦忧伤。在每年
的这个季节里，面包和牛奶是贫苦阶层的主要食物，但此时他们
中的许多人却得不到面包。”在北美大陆，小麦和干草的价格飞
涨。在欧洲，反常的夏季所造成的后果更糟，因为它刚刚经历了
拿破仑战争的腥风苦雨。在瑞士，试图重新播种夏小麦的努力因
种子不足而受挫。到了年残岁尾，粮食短缺的形势更为严峻，尤
其是在城里，所有能吃的都吃了，如浆果、地衣和猫肉，还有人
专门指导居民辨认无毒的植物。在法国的普瓦蒂埃，一项与小麦
有关的征税引起了一场骚乱。沿卢瓦尔河谷向城镇运粮的车队必
须由军警护送，因为前来枪粮的饥饿和愤怒的人群竟达２０００
人之多。上述历史轶闻见诸于亨利和伊丽莎白·斯托麦尔发表在
《科学美国人》杂志１９７９年６月号上的一篇饶有趣味的文章
中。