夜空中最亮的星，干涉了恐龍時代的環境

作者：溯鷹

編輯：Tisney & Steed

最近是觀賞行星的好時節。找一個晴朗的傍晚，隨著日落西山、夜幕初降，你很容易在西方天空找到一盞高懸夜空的「明燈」。它的亮度，不輸夜幕下初上的華燈，甚至偶爾被誤認為正在降落的飛機。在老輩的口中，它被叫作「長庚星」。最近的這段時間裡，它總是會在暮光中出現，暗示長夜將至。

隨著夜入深境，長庚星徐徐落下，另一盞「明燈」伴隨銀河的旋臂從東方悄然升起[1]，而後它將橫貫全天，直至拂曉的晨光碟機走黑夜。每年它都會在黃道十二宮之間徐徐巡禮，一年一個星座，用十二周年的輪迴，俯瞰人世的變遷。

在神話里，它們分別被稱為維納斯與朱庇特。她是愛與美的女神；而他，則端坐奧林匹亞之巔。

在科學上，它們被叫做金星與木星。「她」是離我們最近的鄰居；而「他」，則是太陽系最宏偉的巨人行星。

在神話里，神總是要染指凡界的；在科學上，這兩顆行星也在影響著地球。

大部分時候，金星和木星是夜空中最明亮的星。雖然與地球相距甚遠，它們共同的引力卻對地球環境產生著周期性影響。圖中最明亮的兩顆星，下面是金星，上面是木星，攝於2015年11月。圖片來源：王卓驍 & 夜空中國

染指凡界的天神

大部分時候，金星和木星都閃耀著夜空中除月亮外最明亮的光輝，它們是那「夜空中最亮的星」。最近這段時間，金星離我們大概2億公里，比我們更靠近太陽；而木星距離我們則有6.6億公里，遠在火星的軌道之外。兩位天神雖然相隔甚遠，卻聯起手來對地球上的環境變化橫插了一道。

天文學家告訴我們：地球的軌道是一個接近完美的圓形。但每隔40.5萬年，金星和木星的共同引力作用，會把地球軌道稍微拉長一些，使它更像一個橢圓。雖然拉長量大概只有5%，但對地表環境來說可就大不一樣了。地球上的氣候變化與太陽能的輸入量密切相關。軌道拉長拉短，離太陽是遠是近，直接決定著每年到達地表的太陽能總量。太陽爸爸每年給的「預算」多一些，地球的「態度」就會熱一些；反之「預算」少一些，「態度」就冷一些。地球表面的生命們，偏偏對這顆星球的晴雨冷暖非常敏感。每遭遇一次變動，它們都免不了要生死明滅地鬧騰那麼幾回。甚至稍不注意，還會上演一出滅絕大戲給你看。

故事很美好，但事實果真如此么？天地之隔就是時空之隔，這上億公里之遙、40萬年之久的尺度，想靠一堆理論演算就把這件事板上釘釘，畢竟太虛了點兒。要證明推論屬實，必須得拿出證據。而咱們平時生活中的時空常識，顯然無法處理這麼巨大的問題。想找證據，就必須翻閱地球的歷史，用地球的尺度來一窺端倪。

這份地球的編年史，叫做地層。

地球的歷史，包括地球上環境的變遷，都記錄在這樣的地層之中了。圖片來源：Margaret W. Carruthers

記錄真相的史書

一段連續的地層代表著一段時期的地球歷史，且地層本身是當時地表環境沉積的產物。這兩方面告訴我們：人們可以從地層中詳細地讀出「什麼時間」、「發生了什麼事」。

給你一套地層，首先得知道它的年齡。好在有些地層含有火山噴發的碎屑物，這些火山碎屑里往往會摻雜一些鋯石。鋯石內部封存著一套鈾裂變系統，和今天人類用於製造原子彈的原理一模一樣。利用盧瑟福-索迪定律對裂變方程進行一些簡單計算，可以得出鋯石形成的時間。

但只有鋯石是不夠的，因為地層中每個單層的鋯石年齡，只代表該層的形成時間。一套沉積層序動輒由幾十乃至上百個單層組成，且不說鋯石測年的誤差本身在萬年到百萬年的量級，對整個層序形成的時間跨度無法有效約束，更棘手的是，很多地層壓根就不含能夠用於測年的鋯石。想要詳細解讀這些地層中記錄的歷史，還必須找到一把標尺，能夠在其中標明時間流逝的長短。這個時候，就要有請另一種測年方法出馬了——那就是古地磁測量。

我們知道地球的南北磁極會不停擺動，有時地磁南極會擺到地理北極，有時則剛好相反。在來回擺動的周期中，岩層也在潛移默化地形成，這個過程中免不了會有一些含鐵礦物（比如磁鐵礦）析出。這些天然小磁針在結晶時，會把自己的方向排列成當時磁場的方向，就此保存在地層之中。

如果我們知道地球古代磁場方向隨時間變化的歷史，地層里記錄的地磁方向就能夠拿來與之比對，從而起到時間標尺的作用。誰又知道地球磁場方向變化的歷史呢？大洋地殼知道。大洋地殼在洋中脊一點點增生、然後向兩側擴張漂移，它就相當於一條「磁帶」，隨時間連續記錄了歷史上地球磁場方向的變化。

當人們拿地層中測出的古地磁方向與大洋地殼中記錄的古地磁方向進行對比，就可以知道一段待測地層沉積於何時、這個區間一共持續多久了。

肯特教授和他測定了年代跨度的部分地層岩芯樣本。這些地層里記錄的歷史表明，早在恐龍時代，金星和木星就對地球環境產生著跟今天一樣的周期性影響。圖片來源：Nick Romanenko/Rutgers University

岩層里的環境變遷

本月初，美國羅格斯大學的丹尼斯·肯特（Dennis Kent）教授及其團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表論文稱，他們對美國西南部一個史前大湖的沉積層進行了一次岩漿鋯石與古地磁的聯合測量，精確地測算了這套地層的年代跨度。

這套地層的年代是三疊紀，即侏羅紀之前的紀元。測出一套史前湖泊沉積物地層的精細年限有什麼用呢？目的是要在一個精確的年齡記錄框架下，分析其中所記錄的環境變遷。地層由當時的沉積物一層層堆積而成，而沉積物的成分、粒度、沉積構造等，則精確反映了每一層沉積時的環境。把時間意義和事件意義聯合起來，就能知道「從什麼時間到什麼時間」、「環境發生了怎樣的變化」。

通過分析每一套地層的沉積特徵，肯特教授等人發現，當時的環境變遷呈現出非常有規律的變化行為。從濕潤到乾旱，從乾旱再到濕潤，呈現著以40.5萬年為周期的旋迴性變化。40.5萬年，這個數字是不是很熟悉？沒錯，恰恰就是金星木星的聯合引力作用對地球軌道的干擾周期。

其實，很早就有人把天文學的這一重要推論，與古地磁地層年代學記錄的時間表匹配起來，並把配套的這套年代記錄叫作「天文年代地層學磁極性年代計」（APTS）。但是，其應用範圍僅局限在距今5000萬年之內。這主要是受地層測年精確度制約。一般來說，距今越近，地層記錄就越精細。

肯特教授這一成果的重要意義在於，他們找到了一套更古老的地層記錄，能夠對其進行精細的年代學校正，發現其中記錄的環境變化旋迴周期同樣是40.5萬年。這就說明，木星和金星的聯合引力作用，並非最近才開始眷顧地球。早在2.1億年前的三疊紀，它們就對地球環境施加著同樣的影響。

恐龍們不會知道，夜空中最亮的星，如何實實在在影響到了地球上的環境變化。圖片來源：吳奈 & 夜空中國

回到巨龍紀元

三疊紀是什麼概念？是恐龍剛開始繁盛的時期。此時的生物圈剛剛經歷過二疊紀末慘烈的物種大滅絕，進入了一個欣欣向榮的時代。今天閃耀在夜空中的金星與木星，也同樣映照在當時恐龍的雙眼裡。但這些史前巨獸的大腦中大概沒有維納斯，也沒有朱庇特；沒有濃雲層，也沒有大紅斑[2]。對它們來說，夜空中最亮的星只不過是構不成任何威脅的兩團小光斑而已。光斑是什麼？它們能吃么？

但這兩團光斑卻對傻乎乎的恐龍構成了實實在在的影響。它們永遠不可能知道，「天神」的引力，如同一根無聲的琴弦，悄悄撥動著地球的公轉。潛移默化之間，雨季可能慢慢變得更豐沛了，旱季也會漸漸變得更灼熱了；冰期的降溫更加嚴峻，季節則變得突兀反常。多變的氣候，最終在泛大陸上豎起一座座無形的環境壁壘，對於高度依賴環境的恐龍來說，便是一道道無法逾越的無形長城，阻礙著它們的遷徙和基因的傳遞[3]。

「天神」用自己的方式影響著「凡界」，只不過爬在地上的恐龍們不可能知道這一點。恐龍們更不知道的是，在億萬年後，當一顆隕星毀滅了中生代的生態，從它們手中接過地球統治接力棒的哺乳動物，最終把探測器發射到夜空中這些「不能吃」的小光斑上。

是因為後來的小生靈比恐龍多了一雙翅膀嗎？不，長出雙翼的反而是恐龍的後代鳥類。小生靈們只是比它們多了一個不會體現在外表上的物質——智慧。

正是因為有了智慧，人類可以知道是什麼導致了恐龍的滅絕，可以派遣使者拜訪維納斯與朱庇特，也可以知道這兩顆行星在上億公里之外如何影響著地球上的環境變遷。

注釋：

[1] 以上描述的對應時間為2018年5月，由於行星和地球都在繞太陽公轉，金星和木星所處的方位和升落時間會有變化。

[2] 濃厚的雲層和大紅斑，分別是金星和木星上最顯著的特徵。

[3] 在早期恐龍生活的三疊紀，地球所有大陸合眾為一，被稱為泛大陸（Pangea）。

題圖來源：吳奈 & 夜空中國

參考文獻：

Kent et al., 2018. Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years, Proceedings of the National Academy of Sciences

George Dvorsky, 2018. Are Jupiter and Venus Messing With Earth』s Climate? gizmodo.com, https://gizmodo.com/are-jupiter-and-venus-messing-with-earth-s-climate-1825858316

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