1977年，意大利古比奥城外的一处石灰岩崖壁下，地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯蹲下身，用指甲在一个薄层上划了一道。这层红褐色黏土只有一厘米厚，夹在上下两片白垩纪的浅色石灰岩之间，看上去毫不起眼。可实验室给出的数字让所有人愣住：这层黏土里的铱，是上下岩层的几十倍，后来在其他剖面上甚至超过一百倍。
铱在地壳里少得可怜，少到你要在标准游泳池那么大一池水里找出一小撮盐，比例才勉强对得上。一层普通泥里突然冒出这么多铱，就像你在自家门口的脚垫上，发现了一串不属于这个星球的脚印。
一句话：铱异常是什么
铱异常，指的是某层沉积岩中铱的含量明显高出上下岩层（一般几十到上百倍）的现象。你可以把它想成一本厚书：纸都是同一种纸，唯独某一页夹进了一张印着陌生人指纹的薄膜。地层是时间的书页，铱异常就是那张指纹膜。
铱为什么躲着地壳
要理解“异常”，得先知道“正常”有多低。地壳中铱的丰度只有十亿分之一量级（约1 ppb），而球粒陨石里可达百万分之零点五（约500 ppb），相差数百倍。
原因在地球刚成形那阵子。铱是典型的亲铁元素（更愿意和铁镍混在一起、而不是与硅酸盐岩石待在一起的元素）。地球早期处于熔融状态时，铁镍带着铱、铂、金一起往中心沉，成了地核。这个过程像煮一锅汤，重的料全沉在锅底，你舀起一勺汤面，尝到的几乎只有水。地壳就是那勺汤面。
所以地壳缺铱不是偶然，是“沉底”的结果。反过来说，任何让地壳突然变富铱的东西，都值得追问一句：它从哪儿来？
1980年，一个不合时宜的数字
把这些线索串起来的是阿尔瓦雷斯父子，地质学家沃尔特和他父亲、物理学家路易斯，以及核化学家弗兰克·阿萨罗和海伦·米歇尔。1980年，他们在《科学》上提出：一颗直径约10公里的小行星撞上地球，被汽化的岩石和尘埃在全球扩散，落下时把富含铱的“外星灰”撒遍地表，形成了那层黏土。
数字可以对上。一颗10公里级小行星，质量约在一万亿吨（1015千克）量级；把它所含的铱均摊到地球表面，每平方米大约一两毫克。这点铱混进一厘米厚的黏土，浓度正好落在观测到的几十 ppb 区间。换句话说，你今天站的那一平方米地面下，可能沉着几毫克来自那颗小行星的铱。
也有人说是火山
质疑来得很快：火山也能把深部的铂族元素带上来，何必请一颗小行星？印度德干高原的洪水玄武岩喷发，时间上与恐龙灭绝挨得很近，成了“火山派”的主要论据。
但证据一块块垒起来，方向相当一致。铱、钌、铑、铂、钯这几种铂族元素在异常层里的相互比值，与球粒陨石接近，火山岩却对不上号。只有极端高温高压才能留下的撞击石英和熔融球粒，也成批出现在全球的界线层中。最关键的一块拼图在1991年补上：墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯陨石坑被确认，直径约180公里，年龄与界线层吻合；2016年，国际大洋发现计划在坑内钻探，取出了被撞击改造过的基岩岩芯。
需要说明的是，“撞击引发全球性生态崩溃”已是主流结论，但恐龙灭绝的具体节奏，是几个月、几年还是几万年，以及火山与撞击各占多少“责任”，目前尚无定论。也有研究（2020年发表的地球化学工作）推断那颗小行星来自太阳系外缘、属碳质球粒陨石类型，但这仍是基于元素与同位素比值的推断，并非直接观测到的天体。
一枚可以带着走的时间戳
铱异常最实用的地方，是它足够薄，也足够广。全球数十处海相与陆相剖面都在同一层位记录到它，于是这层黏土成了一个通用的时间戳，地质学家靠它把白垩纪与古近纪的分界钉在一起，这条界线因此有了简写：K-Pg。
其他地质界线也报告过铱富集，例如二叠纪末的大灭绝附近。但那里的信号弱得多，分布也没那么整齐，火山来源难以排除，同样目前尚无定论。
回到那道划痕
再想一下古比奥那道一厘米的划痕。它不厚，用手一抠就掉渣；它却是全球地层里最容易辨认的一层，因为里面藏着一点点来自天上、“不该在这里”的金属。假如那天没有那颗小行星，这层黏土会和其他泥层一样普通，我们也许至今还以为恐龙是慢慢老死的。
下一次，当钻机从海底或荒原带回一段岩芯，某个元素在某一厘米里突然跳高几百倍，你会先想到陨石，还是先想到这颗星球还有许多没被读完的页码？
延伸阅读
- 沃尔特·阿尔瓦雷斯《霸王龙与陨星坑》（T. rex and the Crater of Doom），第一手的发现叙事。
- 纪录片《恐龙灭绝之日》（Day the Dinosaurs Died，BBC/PBS NOVA，2017），跟随钻探团队进入希克苏鲁伯坑。
- 国际大洋发现计划 IODP Expedition 364 项目页（iodp.tamu.edu），可查阅希克苏鲁伯峰环钻探的公开资料。