银河系霸王龙有多少个,一场横跨古生物学与天文学的思维实验
前几天收拾旧书柜,翻出一本泛黄的恐龙图鉴,上面那只张着大嘴的霸王龙瞬间把我拉回童年,那时我能一口气背出二十多种恐龙的名字,现在脑子里只剩下霸王龙——它确实有这种魔力,6500万年后依然统治着我们的想象力,那天晚上我躺在床上刷手机,突然蹦出一个莫名其妙的念头:银河系里的霸王龙,到底有多少个?
这个问题听起来像个喝多了的玩笑,但醒来后我发现自己还在琢磨它,好吧,既然睡不着,就认真算一算,费曼说过,真正理解一件事的最好方式就是把它拆解到最简单的单元,然后重新拼起来,那我们就把这个古怪的问题拆开看看。
先把地球上的账算清楚
在冲向银河系之前,我们得先搞明白地球上曾经有过多少霸王龙,这一点古生物学家们其实已经帮我们估算过了。
2021年4月,加州大学伯克利分校的查尔斯·马歇尔团队在《科学》杂志上发表了一项研究,核心结论是这样的:霸王龙从出现到灭绝,在地球上生存了大约240万年,跨越了约127,000个世代,每个世代平均有多少只成年霸王龙呢?研究人员根据达穆思定律(动物体型越大种群密度越低)和现生大型食肉动物的数据推算,霸王龙的种群密度大约是每100平方公里1只。
这意味着什么?适合霸王龙生存的区域面积乘以这个密度,再乘以世代数量,最终得出一个数字:地球上总共生活过大约25亿只霸王龙。
25亿,这个数字让我愣了几秒,我们现在挖到的霸王龙化石才多少?完整的也就几十具,零零碎碎的加起来不过几百,等于说每一只被我们叫出名字的霸王龙背后,都有几千万只默默无闻的同类,它们活过,捕猎过,咆哮过,最后化为尘土,连一颗牙齿都没留下。
下面这张图可以帮你直观感受一下这个数量级的概念:
图:25亿只霸王龙的体量对比——如果把它们首尾相连排列,可以绕地球赤道超过1000圈,从这个角度俯瞰,每一只霸王龙的存在都渺小如沙粒,但25亿这个数字本身已经足够震撼。
不过得注意,这个25亿是指曾经存在过的,不是同时存活的,任何一个时间切片里,同时活在地球上的霸王龙大概只有2万只左右,这些家伙分布在一片相当于今天美国本土面积大小的区域里(霸王龙只生活在北美洲西部的拉腊米迪亚大陆),彼此之间可能老死不相往来。
| 关键数据 | 数值 | 说明 |
| 霸王龙存活时间 | 约240万年 | 白垩纪末期 |
| 跨越世代数 | 约127,000代 | 每代约19年 |
| 种群密度 | 约1只/100km² | 基于达穆思定律推算 |
| 地球总霸王龙数量 | 约25亿只 | 历史累计总数 |
| 同时存活数量 | 约2万只 | 任意时间点的成年个体 |
但问题来了:其他星球上有霸王龙吗?
这才是整个问题的关键转折点,地球上的霸王龙数量再精确,也只是银河系数千亿颗行星中的一粒尘埃,银河系有没有其他星球演化出霸王龙——或者说,有没有演化出和霸王龙形态相似的生物?
这里得分两条路走,一条是科学路径,一条是想象路径,两条都得走走看。
科学路径:用德雷克方程的思路算算看
德雷克方程本来是估算银河系中可通讯文明数量的公式,但我们可以把它改装一下,用来估算"类霸王龙生物"的数量,改装后的思路是这样的:
- 银河系恒星总数:约2000亿到4000亿颗,取中间值按2500亿算
- 其中类似太阳的恒星占比:约7%到10%,即拥有稳定适居带、不会动不动来一波超强耀斑把行星表面烤焦的那种
- 每颗类太阳恒星拥有的岩质行星数量:保守估计5到2颗处于适居带内
- 其中真正诞生生命的比例:这个数字没人知道,从乐观的100%到悲观的趋近于0都有人信,开普勒望远镜的数据让我们倾向于乐观——光是我们已经确认的类地行星就数以千计了,银河系里的岩质行星起码百亿颗起步。
到这里先停一下,因为接下来的每个步骤都会让不确定性像滚雪球一样越滚越大。
生命诞生之后,会不会走向复杂多细胞生物?复杂多细胞生物又有多大几率演化出大型陆生捕食者?大型捕食者会不会刚好长成霸王龙那个样子——两条粗壮的后腿、退化的前肢、巨大的头颅和锯齿状的牙齿?
进化生物学里有个概念叫趋同进化:相似的环境压力会塑造出形态相似的生物,地球上的鲨鱼、海豚和鱼龙分属鱼类、哺乳动物和爬行动物,却演化出了几乎一模一样的流线型身体,那么在其他星球上,如果出现类似的生态位——需要一种顶级陆生捕食者,兼具爆发力、咬合力和对大型猎物的压制能力——形态上很可能也会往"大型双足+大头+锯齿牙"的方向发展。
它不一定叫霸王龙,甚至可能不是碳基生命,但如果形态和生态位高度重合,我们完全可以把它归入"银河系霸王龙"这个宽松的范畴里,就像我们把澳大利亚的有袋类叫做"袋鼠",虽然它们和胎盘类哺乳动物在演化树上分道扬镳了上亿年。
想象路径:也许霸王龙根本没灭绝
科学路径走到后面越来越像猜谜,不妨换个角度玩玩,6500万年前那颗撞上尤卡坦半岛的小行星,如果偏了那么一点点呢?
撞击恰好击中了富含硫磺的石膏层,向大气中抛射了巨量硫酸盐气溶胶,引发了全球性的酸雨和"撞击冬天",如果那颗小行星早来几分钟或晚来几分钟,落进太平洋或者大西洋的深水区,非鸟恐龙完全可能活下来,而霸王龙作为白垩纪末期的顶级掠食者,如果给它足够的时间,演化出智慧的可能性并非为零。
科幻作品早就盯上这个设定了,日本科幻作家山本弘的《恐龙文明》三部曲里,恐龙发展出了自己的文明、语言和社会结构,如果把这种设定放进来,"银河系的霸王龙"就不止是野兽了——它们可能开着飞船,在某个旋臂上建立了星际帝国,当然这个走向已经远远跑出了可计算的范围,属于纯脑洞领域,但谁说脑洞不是理解宇宙的一种方式呢?
图:如果把霸王龙的演化逻辑放到其他星球的环境中,会诞生什么样的大型捕食者?也许是双足站立的鳞甲巨兽,也许是某种我们完全陌生的结构——但"顶级捕食者"这个生态位,在任何一个有复杂生命的星球上恐怕都不会空缺。
试着给个"答案"
好了,绕了一大圈,该直面那个睡不着觉的问题了:银河系霸王龙到底有多少个?
老实讲,这个问题根本没有确定答案,因为缺少最关键的一环——我们不知道生命在宇宙中到底有多普遍,但如果我们允许自己做几个合理的假设,是可以给出一个"有依据的猜测范围"的。
光是在我们已知的类地行星候选名单上,数量就已经很惊人了,如果按每颗有复杂生命的行星上出现大型捕食者的概率算,哪怕这个概率只有1%,银河系里的"霸王龙"也会是一个让人瞠目结舌的数字,而地球那25亿只告诉我们,一旦演化条件确立,大自然造"霸王龙"的效率可不低。
最保守的估计:银河系中至少存在几百颗拥有类似霸王龙的大型陆生捕食者的行星,如果每颗这样的行星在其生命演化史中产生的"霸王龙"数量与地球相当(25亿只),那么银河系霸王龙的历史累计总数至少在千亿量级。
稍微乐观一点呢?那可能就是万亿甚至十万亿了,甚至可能超过银河系恒星的总数,想想看,如果宇宙中的"霸王龙"比恒星还多,那这个宇宙就太有意思了。
如果那只是一种过于狂妄的乐观,现实是我们真的是唯一——那至少地球上曾有过25亿只霸王龙,它们咆哮过6500万年前的原始森林,在泥泞的河岸上留下三趾足迹,骨架在地层深处沉默了几十个百万年,直到被一群同样双足直立、大脑发达但完全没有锯齿状牙齿的灵长类挖出来,重新放回阳光之下。
这样想想,25亿也不少了,隔壁那颗恒星如果真有一颗行星上面有霸王龙在晒太阳,希望它们也过得不错,毕竟宇宙这么大,总该容得下几只"霸王龙"——不管长在哪颗星球上,这会儿窗外的天已经蒙蒙亮了,该睡了。