造成恐龍滅絕的小行星到哪里去了，怎么會只有隕石坑而沒有隕石？

6600萬年前，一顆小行星撞上了地球，留下了一個直徑180公里的巨坑。但如果你今天飛到墨西哥尤卡坦半島去找那顆"兇器"，你什么都找不到，沒有一塊完整的隕石，甚至連一粒碎渣都沒有。兇手作案之后，連同自己一起蒸發(fā)了。

隕石砸出了坑，難道不該躺在坑底嗎？

我們的直覺大概是這樣的：一顆巨大的石頭從天上掉下來，砸出一個大坑，然后石頭安安靜靜地躺在坑底，就像你用力把一顆玻璃球摁進(jìn)濕泥巴里，球還在，坑也在。

日常經(jīng)驗里，這完全說得通。但搬到宇宙尺度上，這個畫面就徹底崩塌了。

原因只有一個字：快。

那顆小行星撞擊地球時的速度大約是每秒20公里。一顆步槍子彈出膛的速度大約是每秒0.9公里，也就是說，這顆小行星飛得比步槍子彈快了大約22倍。你再想想，子彈打進(jìn)沙袋，還能從里面挖出彈頭；但如果子彈的速度再翻22倍呢？

物理學(xué)上有一個關(guān)鍵的分界線：當(dāng)撞擊速度超過大約每秒3公里的時候，材料本身的強(qiáng)度就不重要了。不管你是花崗巖、鋼鐵還是鉆石，都無所謂。

因為在那種速度下，撞擊瞬間產(chǎn)生的壓力可以達(dá)到幾百萬個大氣壓，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了已知任何物質(zhì)能夠承受的極限。巖石不再表現(xiàn)得像固體，它會像液滴一樣飛濺變形。速度再高一些，連"液體"這個狀態(tài)都維持不住了，它直接跳到氣態(tài)，甚至變成等離子體。

所以那顆小行星不是"砸"進(jìn)了地球。更準(zhǔn)確地說，它以22倍子彈速度"撞爆"了自己。

一顆城市大小的石頭，怎么可能憑空消失？

一顆直徑大約12公里的巖石，如果橫著放在北京，能從天安門一直延伸到北五環(huán)外，這么大一坨東西，怎么就"沒了"？

我們來算一筆簡單的賬。

動能的公式是質(zhì)量乘以速度平方的一半。那顆小行星的質(zhì)量估計在1.8萬億到2.4萬億噸之間，粗略來說，差不多相當(dāng)于40座珠穆朗瑪峰的重量。速度是每秒20公里。算出來的動能大約是4×1023焦耳。

它大致等于100億顆廣島原子彈同時引爆釋放的能量。如果把全世界現(xiàn)存的核武器全部引爆，總能量大約是這次撞擊的千分之一。不到它的零頭。

這么龐大的能量在撞擊發(fā)生后的短短幾秒鐘之內(nèi)，幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量和沖擊波。撞擊點的瞬時溫度飆升到數(shù)萬攝氏度，太陽表面的溫度大約是5500攝氏度，而撞擊中心的溫度可以輕松達(dá)到太陽表面的好幾倍。在這樣的溫度和壓力下，巖石只有一條路可走：汽化。

而且不光是小行星自身汽化了，它腳下幾公里深的地殼也跟著一起變成了蒸汽。你可以想象這么一幅畫面：一個12公里直徑的巖石球，加上它底下數(shù)十立方公里的地殼巖石，在兩三秒的時間窗口內(nèi)全部轉(zhuǎn)化為熾熱的氣體和微塵，以超音速向四面八方噴射出去，像一朵從地面炸開的蘑菇云覆蓋了半個大陸。

所以"隕石去哪了"這個問題本身就問偏了。它沒有去哪里。它只是不再以一塊完整石頭的形式存在了，它變成了無數(shù)微小的顆粒和氣態(tài)分子，被拋撒到了整個大氣層中。

小行星的"遺體"其實無處不在

你可能覺得小行星真的就"消失"了。但1980年發(fā)生了一件事，徹底改變了這個認(rèn)知。

加州大學(xué)伯克利分校的地質(zhì)學(xué)家沃爾特·阿爾瓦雷斯當(dāng)時在意大利古比奧鎮(zhèn)附近的一處峽谷里采樣。

他注意到，在距今6600萬年的那條薄薄的地層分界線上，也就是白堊紀(jì)和古近紀(jì)的交界處，有一層不起眼的紅色黏土。他把樣品帶回實驗室一測，發(fā)現(xiàn)這層黏土里有一種叫"銥"的金屬元素，含量高得離譜，是地殼正常含量的30倍以上。

為什么這很奇怪？因為銥在地球表面極為稀缺。地球形成早期還是一團(tuán)巖漿的時候，銥這種密度極大的親鐵元素幾乎全部沉降到了地核深處。地殼上的銥含量低到可以忽略不計。

但小行星不一樣，小行星個頭太小，內(nèi)部從來沒有經(jīng)歷過像地球那樣的"重的沉底、輕的浮面"的密度分層過程，所以銥均勻地保留在小行星的巖石里。

沃爾特和他的父親路易斯·阿爾瓦雷斯后者是1968年諾貝爾物理學(xué)獎得主，共同提出了一個當(dāng)時看來極為大膽的假說：這層銥，就是那顆小行星的"遺體"。恐龍滅絕，不是因為火山，不是因為氣候慢慢變冷，而是被一顆從天而降的小行星干掉的。

這個假說剛提出來的時候，地質(zhì)學(xué)界的反應(yīng)相當(dāng)冷淡，甚至有些敵意。很多人覺得這是一個物理學(xué)家跑到地質(zhì)學(xué)的地盤上來"指手畫腳"。但科學(xué)有一個好處：證據(jù)不會在意人際關(guān)系。

在隨后的幾年里，全球各地的研究團(tuán)隊紛紛在同一條地層線上檢測到了同樣的銥異常，從丹麥到新西蘭，從深海鉆孔到南極巖芯，沒有例外。

除了銥之外，他們還發(fā)現(xiàn)了受沖擊變形的石英顆粒，那種晶格扭曲的方式只有在極端高壓下才會出現(xiàn)，自然界中只有兩種場景能做到：核爆炸和隕石撞擊。還有微小的玻璃珠，學(xué)名叫"微玻隕石"，那是巖石被瞬間熔化之后在空中凝結(jié)形成的。

拼圖逐漸完整了。1991年，當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家在尤卡坦半島地下確認(rèn)了希克蘇魯伯隕石坑的存在之后，最后一塊拼圖歸位。

所以那顆小行星并沒有消失。它以一層薄到只有幾厘米的黏土的形式，均勻覆蓋在全球6600萬年前的地層中。你用鏟子在世界上任何一個露出這個年代巖層的地方挖一下，送進(jìn)實驗室，都能檢測到它的銥信號。它哪兒也沒去。它無處不在。

那為什么博物館里的隕石好好的？

既然隕石撞地球會汽化，為什么博物館里還擺著那么多完整的隕石標(biāo)本？為什么有人在田野里就能撿到隕石？

那是因為大氣層這個"剎車系統(tǒng)"對不同大小的來客，效果天差地別。

一顆拳頭大小的太空碎片進(jìn)入大氣層時，初始速度也有每秒十幾甚至幾十公里。但它體積小、截面積相對大（相對于自身質(zhì)量而言），大氣阻力對它的減速效果非常顯著。就像一片樹葉從高處落下，空氣阻力很快就能讓它減速。

經(jīng)過幾十公里大氣層的持續(xù)"摩擦剎車"之后，這顆小石頭的速度可以從每秒20公里驟降到每秒100~200米，基本上就是一個普通高速自由落體的水平了。它著陸時的動能已經(jīng)完全不夠用來汽化自身，所以它安安穩(wěn)穩(wěn)落在地上，最多砸出一個淺坑。甚至有些隕石被人撿起來的時候，外面只是微微溫?zé)幔耆皇请娪袄镅莸哪欠N"燃燒著滾過來"的樣子。

但一顆12公里寬的小行星面對大氣層的時候呢？你可以這樣理解：一只蚊子飛進(jìn)浴室，那層水蒸氣能糊它一臉，讓它改變方向；但一個人走進(jìn)同樣的浴室，那點水汽連你眼鏡片都花不了多少。

地球的大氣層只有大約100公里厚，對于一顆寬度就有12公里的小行星來說，這層空氣薄得幾乎不存在。小行星穿過大氣層的時間大約只有半秒鐘，速度幾乎紋絲不減，就直接砸到了地面。

有個很有說服力的中間案例。美國亞利桑那州有一個著名的巴林杰隕石坑，直徑1.2公里，是大約5萬年前一顆直徑約50米的鐵質(zhì)小行星撞出來的。50米，相對于直徑12公里來說，只有兩百四十分之一大。

但即便是這么"小"的撞擊體，它也沒能在坑里保持完整，絕大部分在撞擊中汽化或碎裂了，只在方圓幾公里內(nèi)散落了一些鐵隕石碎片。而那還是鐵質(zhì)小行星，比巖質(zhì)小行星結(jié)實得多。