一條串聯起宇宙、地史和物種演化的時間線

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大約138億年前,某種被稱為「奇點」的事物出現了,它似乎開始創造出構建我們世界的「基本背景」:包括時間、空間、物質和能量,我們也(暫時地、取決於理論物理學家們的意見)將它看成是「所有故事」的起點。

「普朗克時期」是宇宙的第一個「時代」,一個由物理學家所描述的、充滿無窮想象力的「創世」時刻:宇宙從「量子漲落」的背景下浮現,「時空」從一個極小、密度極高的初始狀態開始,急速擴張並冷卻。 當溫度足夠低時,引力作為獨立的能量形式,開始作用於曾經的「微觀」世界。

「強力」的獨立是早期宇宙中發生的另一次重要「相變」。 在這一極早時期的宇宙中,還發生了一次指數級的「暴漲」,讓原先的「微觀宇宙」瞬間變成了宏觀的存在,空間膨脹的速度甚至遠遠超過光速。

「暴漲」過後,由於電磁力和弱力尚未分開,因此這段同樣短暫的時代被稱為「電弱時期」。 此前,由於背景溫度過高,「粒子」這個概念可能並不具有任何意義,但隨著空間的膨脹和溫度的降低,虛空中即將出現第一批粒子,它們是構建物質世界的「最小單元」。

大約在宇宙紀元 0.000000000001 秒時,電磁力和弱力完成了分離,電弱時期結束。 至此,自然界中的四大基本力都可以獨立作用了。 之後,隨著背景溫度的不斷減低,宇宙又經歷了以「夸克-膠子」為主要形態的過渡期;當溫度進一步降低,構成我們物質世界的「強子」也能夠存在了,這個新的時代也被稱為「強子時期」。

奇點之後,宇宙終於跨過了最為「波瀾壯闊」的一秒鐘。 宇宙背景的能量密度繼續急劇下降,已經冷卻到約 60 億K,「強子時代」結束,取而代之的則是「輕子時代」。 相比之前的宇宙期,這個時代顯得非常漫長,足足有三分鐘之久,期間生成的最令人感興趣的粒子中,包括了電子。 電子是構成普通原子核的另一個要素。

「輕子時期」結束後,隨後的宇宙期被稱為「原初核合成時期」。 所謂「核合成」即通過已經存在的強子(質子和中子)創造出原子核的過程。 核合成大概開始於奇點之後的 3 分鐘,並在大約 10 分鐘時結束。

宇宙繼續冷卻,劇烈「相變」的節奏也慢了下來,宇宙的控制權從「能量」變成了「質量」。 在一個更為「溫和」的環境中,那些化學元素表中最簡單的原子,慢慢地也能夠穩定存在了。

宇宙紀元第 38 萬年,光子完全解耦,在整個宇宙範圍內創造出一個無比神奇的景象:無盡的時空中突然充斥了璀璨的光! 這是太初以來第一縷能夠照耀和反射整個世界的光芒(儘管不是「可見光」),讓物質構成的世界第一次在虛空中,被完全地呈現出來,宇宙迎來了拂曉!

儘管宣告宇宙「黎明」的「背景輻射」能夠穿越整個時空,但它並不是可見光。 對人類來說,宇宙仍然是一片黑暗,廣袤的虛空中似乎空無一物,這個時期也被稱為宇宙的「黑暗時期」。 但黑暗卻塑造了未來的希望。

宇宙紀元 4 億年,「黑暗時代結束」,曾經漆黑一片的宇宙,突然被煙花般瞬間綻放的第一批恆星所照亮,於是有了光! 所有的恆星都是引力所塑造的,它們也用生命來對抗引力;引力點燃了恆星的心臟,最後還會埋葬所有的光輝。 這是個狂暴且浪漫的過程,卻為未來的生命創造出所有的可能性......

早期的宇宙中充滿了氫和惰性的氦元素,而碳、氧、氮、磷和原子序數更高的元素,都還沒有出現,更不可能存在水或複雜分子。 並且,黑暗時期的宇宙中也看不出有任何機制,來生成那些構建我們身體和周圍世界的複雜化學元素。 但恆星改變了宇宙,它們用無比壯闊的生命為未來創造出所有可能性。

在大爆炸之後大約 90 億年,位於我們現在所處的這片宇宙區域附近,曾經有一顆超大質量的恆星走到了旅途的終點;在輝煌生命的最後時刻,似乎不甘心就這樣離去,它用一次劇烈的超新星爆發向宇宙傾瀉了恐怖的能量,並創造了大量金屬元素。

約 46 億年前,太陽誕生;隨後的幾千萬年間,太陽系逐漸成型。 當我們說起「太陽系」,關注的真正重點其實並不是太陽,而是圍繞其運行的行星系統:宇宙中最為複雜的事物,其實就隱藏在由行星和其他微小天體所構成的一圈「塵埃」中。

地球誕生於約 45.5 億年前,比太陽晚了幾千萬年。 她距離太陽約 8 光分,公轉周期為 365.24219 天。 毫無疑問,這顆藍色的星球是宇宙中最特殊的天體,在約 40 億年的時光中(這幾乎接近了三分之一的宇宙史),她奇蹟般地保持了相對穩定的狀態,讓生命從未中斷,這最終給予了人類和文明出現的機會。

冥古宙是指從約 45.5 億年前地球誕生,到約 38 億年前「已知最古老的岩石形成」之間的這段時期,也被稱為地球的「黑暗時代」。 它的命名來源於古希臘神話中亡靈居住的地方--冥界。 是的,地球有一個狂暴的幼年。

45億年前,初生的地球不斷和隕星碰撞,並在這個過程中長大。 據估計,從星子到「原地球」的過程非常迅速,可能只需要幾十萬年。 這也是地球最狂暴的一段時期:諸多星子和小行星不斷撞擊,其中,一顆名為「忒伊亞」的行星甚至差點兒毀滅了地球,但卻意外地帶來了月亮。

根據「星子理論」,地球等行星的形成非常快,可能只需要上千萬年。 不久,熱量消散到太空,地球形成了一層堅硬的黑色玄武岩外殼。 很可能在形成月球的「大撞擊」之後 1 億年內,原始海洋和大氣便逐漸覆蓋了黑色的地表,讓這顆行星開始向一顆藍色星體演化。

至少在距今38億年前,地球上出現了最初的生命;也許第一個生命體的出現很意外,可一旦出現了,就像乾枯草原上的野火,生命會迅速佔領這個星球上每一塊兒能夠生存的角落。 既然我們並不知道宇宙中是否還有其他生命形態,那麼生命的出現也讓地球變得獨一無二,她提供了一個小小的「點」,讓宇宙能夠向更高的「緯度」展開。 畢竟,有生命的宇宙和沒有生命的宇宙,應該是完全不同的。

真正能帶我們找到生命起源的,是現在已知的生命形式。 我們可以將現今所有已知的生命,根據它們的特徵分門別類,然後從中找到一個理論上可能的「最近一般共同祖先」,它有個很好聽的名字--露卡(LUCA)。

最早期的生命體應該完全依賴於岩石的化學能,這極大地限制了微生物的生命形態。 在地質紀元約 10 億年時,一種被統稱為「藍細菌」(或藍藻)的微生物演化出「含氧光合作用」,將陽光和水轉化為能量,並在此過程中釋放氧氣。 這徹底改變了行星的樣貌。

根據「星子理論」,地球的形成非常快,可能只需要上千萬年。 誕生後不久,地球便有了堅固的外殼,雖然海洋和大氣可能經歷了失而復得的過程,但最早在大撞擊 1 億多年後,它們就能穩定存在了。 大陸和山脈的形成則比較晚,可能在地球形成 5 億-10 億年後才開始出現,因為它們依賴於密度較低,能夠漂移在地幔和玄武岩之上的花崗岩,而花崗岩的形成需要依賴海洋來提供大量水。

微生物的活動改變了世界。 在近30億年的時間裡,地球生命都是酷似細菌的單細胞微生物。 其中藍細菌曾是地球上數量最豐富的物種家族,通過光合作用,它們利用太陽光和二氧化碳產生能量,並釋放氧氣作為廢棄物。 大氣氧含量的增加觸發了一系列重大變故,如全球氣溫下降等,地質學家稱之為「大氧化」和「雪地球」事件。

約 20 億年前(或更早),一種被稱為「真核生物」的生命形式出現了。 和早期沒有細胞核的簡單微生物相比,這種全新的生命具有更為複雜的細胞,其主要特徵便是演化出了能夠包裹 DNA 的細胞核。 這種生物是現今所有多細胞生命的原始祖先。

儘管地球有45.5億年歷史,但直到15到18億年前,地球上才出現了第一個可以考證的超級大陸,即哥倫比亞超大陸,科學家根據古地磁學證據證實了它的存在。 而在此之前的地球長什麼樣子,目前(2024)就只能靠猜測了。

大約 12 億年前,生物史上又發生了一件里程碑事件:一些真核生物演化出全新的「有性繁殖」機製來創造新的生命。 但這種新的「出生」方式也會要求一點兒小小的代價:參與的生命個體遲早會「死亡」。

約15億年前,哥倫比亞超大陸解體,4億年後,它的碎片又開始重新聚合,形成了另一個名為羅迪尼亞的超大陸,當時地球上絕大多數陸地都屬於這個超大陸。 羅迪尼亞也同樣會解體,但它的解體顛覆性地改變了生物圈,還引發了地球生命形態的一次大躍升。

和原核生物一樣,一些本來完全獨立的單細胞真核生物也喜歡群居生活。 在一些集群中,出現了將原先的獨立細胞聯結在一起的分子機製,並且不同細胞間還形成了分工;於是在距今大約10億年前,生命演化史上再次爆發了一場革命,誕生出複雜的多細胞生物。

羅迪尼亞超大陸解體後,地球恆溫系統出現問題,在1.5億年間斷斷續續地經歷了多次嚴重冰期。 當氣候終於回暖,一批前所未有的奇妙物種出現在海洋,徹底改變了微生物曾經主導的世界,也讓生物界迎來了一場巨變。 這群軟體動物被統稱為「埃迪卡拉生物群」。

大約 5.42 億年前,動物界突然發展出極度豐富多彩,令人無比驚訝的形態。 這個重要的事件被古生物學家形象地命名為:寒武紀生命大爆發。 它標誌著持續30多億年之久的簡單生命形態,自此被徹底改變了。

以人類的角度觀測,脊索動物是生物界中最「高等的」類群,也是「最成功」的一類動物。 其共同特徵為:在其發育的全過程或某一時期,脊索動物具有脊索、背神經管和鰓裂。 就算是「萬物之靈」的人類,也不例外,每個人在胚胎階段,都會在頸兩側長出「鰓裂」,這是來自遠古海洋的記憶,我們都曾經是「小美人魚」。

「加里東造山運動」大約從寒武紀開始,在奧陶紀達到高峰,它延續時間很長,後來又經歷了泥盆紀,一直活躍到石炭紀。 造山運動擴大了陸地面積,為生物圈準備了新的舞台,也開啟了新的時代。

「奧陶紀大輻射」可能是地質史上規模最大的一次物種擴張,遠超之前的寒武紀大爆發。 在這一幾乎持續了整個奧陶紀的生物多樣性分化中,各個物種在目、科、屬的級別中,均獲得了極大的豐富和發展。

從寒武紀開始,海洋變得熙熙攘攘,各種奇異的物種大量出現又消亡,但廣袤的陸地仍然是生命的禁區。 在陸地上生活非常困難,但勇敢的植物改變了當時的世界。

奧陶紀滅絕事件大約發生在 4.45 億年前,在地球歷史上的五次大規模生物滅絕事件中,其破壞程度位居第二,造成了約 85% 的物種消亡。

有頜類物種的出現與崛起,是脊椎動物「從魚到人」的演化史上,最為關鍵的躍升之一。 對於包括人類在內的哺乳動物來說,很多重要器官與身體構型等,都可追溯到最早的有頜類演化出現的這段時期。

在短暫的志留紀時代,除了頜的出現外,另一件大事則是植物演化出了「維管系統」。 植物終於具備了輸送養料的能力,以後會變得越來越高大,也能徹底擺脫水生環境了。

在志留紀,無脊椎動物踏上了陸地,並開始大地上繁衍生息。 這些先驅者中包括蜈蚣和千足蟲等多足類物種的祖先,以及蜘蛛和蠍子的祖先。

植物演化出了真正的根和葉子,也長得越來越大,出現了有史以來第一片廣袤的森林,對陸地上的生命來說,這是一個極其重要的時期。

在植物和節肢動物先後登上陸地後,一種被稱為「肉鰭魚」的硬骨魚類,也在陸地上留下了脊椎動物的第一個腳印。 這是一個值得銘記的時刻,我們的胳膊、翅膀或者腿,其實都是被歲月改造後的「肉質鰭」。

在泥盆紀晚期,發生了生物史上第二次重大滅絕事件,也被稱為「泥盆紀後期大滅絕」,估計至少有 75% 的物種先後消亡。

緊跟著「加里東運動」,大海和群山再次變換著角色,地殼之上發生了更為劇烈的地質活動。 科學家們把這次運動稱為「海西運動」,陸地面積空前擴大,地球出現了一半陸地一半海洋的景象。

在石炭紀時期,脊椎動物演化歷程中,又一個重要的轉折點出現了:早期的四足動物從水中過渡到陸地,出現了完全適應陸地的「羊膜動物」。 後來,這些物種又分化出「蜥形類」和「單孔類」,前者是未來爬行動物和鳥類的祖先,後者則是未來哺乳動物祖先。

石炭紀晚期,廣袤的雨林在幾千年裡突然萎縮,曾經常見的鱗木和蘆木消亡,環繞赤道的綠色丟失了大半。 這場浩劫被稱為「石炭紀晚期雨林崩潰」事件,巨型節肢物種絕跡,兩棲動物遭到重創,讓隨後的「二疊紀」變成羊膜動物的表演舞台。

隨著雨林的崩潰,巨大的節肢動物和兩棲動物也失去了往日榮光,其生態位被曾經的獵物、躲過劫難並迅速演化的羊膜動物所取代。 於是,以著名的「基龍」和「異齒獸」等物種為代表,生物圈再次變換了形態。

作為肉鰭魚的後代,羊膜動物適應陸地環境後,它們的後代物種又發生分化,誕生了兩個重要支系,即「蜥形綱」和「合弓綱」。 其中,合弓綱中又演化出現了一個獨立的類目,即「似哺乳爬行動物」,也是後來所有哺乳動物的遠古祖先。

在二疊紀末期,發生了地球歷史上規模最大的生物大滅絕,估計有96%的物種永遠消失,生態系統花了3000萬年才得以完全恢復。 多數學者認為,大規模火山活動是這次巨大災難的始作俑者。

三疊紀早期,由於超級大陸的存在,海岸線變得很短,一批動物被迫同時適應陸地和淺海生活,它們就是魚龍的祖先。 在千萬年間,原先的陸地物種演化出了流線型的軀體,最終重新返回了海洋。

恐龍的出現始於2.4億-2.3億年前,「埃雷拉龍」和「始盜龍」屬於最早的恐龍家族成員,演化自和現代家貓大小相仿的祖先物種。 最開始,恐龍並不占主導地位,在3000萬年的漫長時光中,它們不過是假鱷類或超級蠑螈等捕食者的甜點。

距今約2.35億年前,在現今美國阿拉斯加附近,出現了持續約500萬年的火山活動;全球溫度飆升,海洋蒸發,引發了一場延續約 200 萬年的雨季,即著名的「卡尼期洪積事件」。 很多物種滅絕了,但倖存下來的裸子植物和恐龍卻因此獲益。

根據化石證據估算,哺乳動物大約起源於2.2億年前的三疊紀晚期。 它們是一群體型較小,主要以昆蟲為食的溫血動物,和早期恐龍一起生活在叢林中,一些物種的壽命可長達14年。

在三疊紀末期,聯合古陸開始解體,又一場大滅絕波及了整個生物圈,即三疊紀-侏羅紀滅絕事件。 事件的影響波及陸地和海洋,至少 50% 的物種永遠消失了。 倖存下來的恐龍家族興起,成為動物王國的主導者。

在侏羅紀時期,最迷人的昆蟲出現了,它們就是咿呀學語的孩子們拿起筆後,都會畫出的蝴蝶。 蝴蝶和飛蛾都屬於「鱗翅目」昆蟲,這個目中,已知最早的物種是「古鱗蛾」,距今約 1.9 億年。

在距今約 1.83 億年的早侏羅紀,伴隨著聯合大陸解體,曾出現過一段跨度幾十萬年的極熱時期,即「托爾階極熱事件」。 高溫缺氧造成大量海洋生物滅絕,也降低了陸地生態系統的豐富度和多樣性。

三疊紀末大滅絕後,地質時代切換到了侏羅紀時期,倖存下來的恐龍在陸生動物中占據了主要地位,它們的種類和數量都變得越來越多,恐龍時代正式降臨。 我們挑選了令人驚嘆的「異特龍」,將它看做是這段一億多年漫長紀元的啟動標誌。

始祖鳥是恐龍與鳥類之間的過渡性物種,它們同時具有兩者的主要特徵,可能是第一批由陸地轉變成鳥類的物種。 這個對現今影響極大的變化,就發生在約 1.5 億年前的晚侏羅紀時期。

現存哺乳動物包括三個亞綱,分別是原獸、後獸,和真獸。 後獸就是有袋類,而包括人類在內的真獸占了現存哺乳動物的95%,顯然是現今生物界的優勢物種。 真獸屬於胎生,具有真正的胎盤,兩者的分化發生在侏羅紀末期。

大約 1.4 億年前,世間第一朵真正的花,在一個不起眼的地方默默盛開了。 小小的花兒開啟了一個繽紛多彩的世界,畢竟,在漆黑一片的宇宙中,一顆戴著花兒的行星,會是怎樣地與眾不同!

既然有了花,但花兒為誰開放呢? 答案顯然會包括昆蟲,特別是和花一起協同演化的一類昆蟲,其中就包括最早的「蜂類」,它們是生活在白堊紀早期岡瓦納大陸上的「古蜂」。

「超大陸的解體」和「被子植物的崛起」,兩者一起造就了白堊紀時期,物種輻射演化的高潮:植物變換了形態,陸地和天空分別被恐龍和翼龍占領;而海洋中也出現了中生代最後的頂級掠食者,它們就是滄龍。

白堊紀中期,恐龍家族中誕生了已知史上最為龐大的陸生物種,它們便是「阿根廷龍」。 這是一種「蜥腳類」恐龍,體長可達45米,體重可達100噸,相當於10頭大象。

「霸王龍」也叫「君王暴龍」,是眾多影視作品中當之無愧的「明星」。 它們身長可達13米,臀高約5米,體重可達16噸。 暴龍是陸地上出現過的最大型肉食性動物之一,既是恐龍時代的巔峰,也是終場前的絕唱。

所有美艷終將被美艷消散,有開場就有落幕,即便恐龍的世界正值巔峰,漫長地看不出任何改變的理由。 但一顆迷途的小行星卻突然且異常殘酷地,為這個世界畫上了句號。

待續

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