66 millioner år gammelt dødsleje forbundet med dinosaur-dræbende meteor

Begyndelsen på slutningen startede med voldsomme rystelser, der rejste gigantiske bølger i vandet i et indre hav i det nuværende North Dakota.

Derefter, små glasperler begyndte at falde som fugleskud fra himlen. Glasregnen var så kraftig, at det kan have sat ild til meget af vegetationen på land. I vandet, fisk kæmpede for at trække vejret, da perlerne tilstoppede deres gæller.

Det bølgende hav blev til en 30 fods mur af vand, da det nåede mundingen af ​​en flod, kaste hundredvis, hvis ikke tusinder, af ferskvandsfisk - stør og paddlefish - på en sandbanke og midlertidigt vende flodens strømning. Strandet af det vigende vand, fiskene blev pelset af glasperler op til 5 millimeter i diameter, nogle begraver sig centimeter dybt i mudderet. Strømmen af ​​klipper, som fint sand, og små glasperler fortsatte i yderligere 10 til 20 minutter, før en anden stor bølge oversvømmede kysten og dækkede fisken med grus, sand og fint sediment, forsegle dem fra verden i 66 millioner år.

Denne unikke, forstenet kirkegård – fisk stablet oven på hinanden og blandet med brændte træstammer, nåletræ grene, døde pattedyr, mosasaur knogler, insekter, delkroppen af ​​en Triceratops , marine mikroorganismer kaldet dinoflagellater og sneglelignende marine blæksprutter kaldet ammonitter - blev afdækket af palæontolog Robert DePalma i løbet af de sidste seks år i Hell Creek Formation, ikke langt fra Bowman, North Dakota. Beviserne bekræfter en mistanke, der nagede DePalma i hans første gravesæson i sommeren 2013 - at dette var et dræbende felt, der blev lagt ned kort efter asteroidens nedslag, der til sidst førte til udryddelsen af ​​alle jordboende dinosaurer. Indvirkningen i slutningen af ​​kridtperioden, den såkaldte K-T-grænse, udryddede 75 procent af livet på Jorden.

"Dette er den første massedødssamling af store organismer, nogen har fundet forbundet med KT-grænsen, " sagde DePalma, kurator for palæontologi ved Palm Beach Museum of Natural History i Florida og doktorgradsstuderende ved University of Kansas. "I intet andet K-T grænseafsnit på Jorden kan du finde en sådan samling bestående af et stort antal arter, der repræsenterer forskellige aldre af organismer og forskellige stadier af livet, som alle døde på samme tid, samme dag."

I et papir, der vises i journalen i næste uge Proceedings of the National Academy of Sciences , han og hans amerikanske og europæiske kolleger, herunder to University of California, Berkeley, geologer, beskriv webstedet, døbt Tanis, og beviserne, der forbinder det med asteroiden eller kometangrebet ud for Mexicos Yucatan-halvø for 66 millioner år siden. Den påvirkning skabte et enormt krater, kaldet Chicxulub, i havbunden og sendte fordampet sten og kubikkilometer af asteroidestøv ud i atmosfæren. Skyen indhyllede til sidst Jorden, sætter scenen for Jordens sidste masseudryddelse.

"Det er som et museum for slutningen af ​​Kridttiden i et lag på halvanden meter tykt, " sagde Mark Richards, en UC Berkeley professor emeritus i jord- og planetvidenskab, som nu er prost og professor i jord- og rumvidenskab ved University of Washington.

Richards og Walter Alvarez, en UC Berkeley-professor fra Graduate School, der for 40 år siden første gang antog, at en komet- eller asteroide-nedslag forårsagede masseudryddelsen, blev kaldt ind af DePalma og den hollandske videnskabsmand Jan Smit for at konsultere om regnen fra glasperler og de tsunami-lignende bølger, der begravede og bevarede fiskene. Perlerne, kaldet tektitter, dannet i atmosfæren fra sten smeltet ved nedslaget.

Tsunami vs. seiche

Richards og Alvarez fastslog, at fisken ikke kunne være blevet strandet og derefter begravet af en typisk tsunami, en enkelt bølge, der ville have nået denne hidtil ukendte arm af Western Interior Seaway ikke mindre end 10 til 12 timer efter nedslaget 3, 000 kilometer væk, hvis det ikke gik ud inden da. Deres begrundelse:tektitterne ville have regnet ned inden for 45 minutter til en time efter påvirkningen, ude af stand til at skabe mudderhuller, hvis havbunden ikke allerede var blevet blotlagt.

I stedet, de argumenterer, seismiske bølger ankom sandsynligvis inden for 10 minutter efter nedslaget fra hvad der ville have svaret til et jordskælv med en styrke på 10 eller 11, skabe en seiche (udtales sayh), en stående bølge, i det indre hav, der ligner vand, der skvulper i et badekar under et jordskælv. Selvom store jordskælv ofte genererer seiches i lukkede vandområder, de bliver sjældent bemærket, sagde Richards. Tohoku-skælvet i Japan i 2011 en størrelsesorden 9,0, skabte seks fod høje seiches 30 minutter senere i en norsk fjord 8, 000 kilometer væk.

"De seismiske bølger begynder at opstå inden for ni til 10 minutter efter nedslaget, så de havde en chance for at få vandet til at skvulpe, før alle kuglerne (små kugler) var faldet ud af himlen, " sagde Richards. "Disse kugler, der kom ind, ramte overfladen, at lave tragte - du kan se de deforme lag i det, der plejede at være blødt mudder - og så dækkede murbrokker kuglerne. Ingen har set disse tragte før."

Tektitterne ville være kommet ind på en ballistisk bane fra rummet, når terminalhastigheder på mellem 100 og 200 miles i timen, ifølge Alvarez, som estimerede deres rejsetid for årtier siden.

"Du kan forestille dig at stå der og blive slynget af disse glaskugler. De kunne have dræbt dig, " sagde Richards. Mange tror, ​​at regnen af ​​affald var så intens, at energien antændte skovbrande over hele det amerikanske kontinent, hvis ikke rundt om i verden.

"Tsunamier fra Chicxulub-påvirkningen er bestemt veldokumenterede, men ingen vidste, hvor langt sådan noget ville gå ind i et indre hav, " sagde DePalma. "Da Mark kom ombord, han opdagede en bemærkelsesværdig artefakt - at de indkommende seismiske bølger fra nedslagsstedet ville være ankommet på næsten samme tidspunkt som den atmosfæriske rejsetid for ejectaen. Det var vores store gennembrud."

Mindst to enorme seicher oversvømmede landet, måske 20 minutters mellemrum, efterlader seks fod af aflejringer, der dækker fossilerne. Overlejring af dette er et lag af ler rig på iridium, et metal sjældent på jorden, men almindelig hos asteroider og kometer. Dette lag er kendt som K-T, eller K-Pg grænse, markerer slutningen af ​​kridtperioden og begyndelsen af ​​den tertiære periode, eller palæogen.

Iridium

I 1979, Alvarez og hans far, Nobelist Luis Alvarez fra UC Berkeley, var de første til at erkende betydningen af ​​iridium, der findes i 66 millioner år gamle klippelag rundt om i verden. De foreslog, at et komet- eller asteroidnedslag var ansvarlig for både iridium ved K-T-grænsen og masseuddøen.

Nedslaget ville have smeltet grundfjeldet under havbunden og pulveriseret asteroiden, sender støv og smeltet sten ind i stratosfæren, hvor vindene ville have ført dem rundt på planeten og udslettet solen i flere måneder, hvis ikke år. Affald ville have regnet ned fra himlen:ikke kun tektitter, men også stenaffald fra den kontinentale skorpe, inklusive chokkvarts, hvis krystalstruktur blev deformeret af stødet.

Det iridiumrige støv fra den pulveriserede meteor ville have været det sidste, der faldt ud af atmosfæren efter nedslaget, afdækning af Kridttiden.

"Da vi foreslog virkningshypotesen for at forklare den store udryddelse, det var kun baseret på at finde en unormal koncentration af iridium - fingeraftrykket af en asteroide eller komet, sagde Alvarez. Siden da, beviserne er gradvist bygget op. Men det faldt mig aldrig ind, at vi ville finde et dødsleje som dette."

Nøglebekræftelsen af ​​meteorhypotesen var opdagelsen af ​​et nedgravet nedslagskrater, Chicxulub, i Caribien og ud for Yucatans kyst i Mexico, der blev dateret til nøjagtigt udryddelsens alder. Der blev også fundet chokerede kvarts- og glaskugler i K-Pg-lag verden over. Den nye opdagelse ved Tanis er første gang, at affaldet, der blev produceret i sammenstødet, blev fundet sammen med dyr, der blev dræbt i umiddelbar eftervirkning af sammenstødet.

"Og nu har vi dette storslåede og fuldstændig uventede sted, som Robert DePalma udgraver i North Dakota, som er så rig på detaljerede oplysninger om, hvad der skete som følge af påvirkningen, " sagde Alvarez. "For mig, it is very exciting and gratifying!"

Tektites

Jan Smit, a retired professor of sedimentary geology from Vrije Universiteit in Amsterdam in The Netherlands who is considered the world expert on tektites from the impact, joined DePalma to analyze and date the tektites from the Tanis site. Many were found in near perfect condition embedded in amber, which at the time was pliable pine pitch.

"I went to the site in 2015 and, in front of my eyes, he (DePalma) uncovered a charred log or tree trunk about four meters long which was covered in amber, which acted as sort of an aerogel and caught the tektites when they were coming down, " Smit said. "It was a major discovery, because the resin, the amber, covered the tektites completely, and they are the most unaltered tektites I have seen so far, not 1 percent of alteration. We dated them, and they came out to be exactly from the K-T boundary."

The tektites in the fishes' gills are also a first.

"Paddlefish swim through the water with their mouths open, gaping, and in this net, they catch tiny particles, food particles, in their gill rakers, and then they swallow, like a whale shark or a baleen whale, " Smit said. "They also caught tektites. That by itself is an amazing fact. That means that the first direct victims of the impact are these accumulations of fishes."

Smit also noted that the buried body of a Triceratops and a duck-billed hadrosaur proves beyond a doubt that dinosaurs were still alive at the time of the impact.

"We have an amazing array of discoveries which will prove in the future to be even more valuable, " Smit said. "We have fantastic deposits that need to be studied from all different viewpoints. And I think we can unravel the sequence of incoming ejecta from the Chicxulub impact in great detail, which we would never have been able to do with all the other deposits around the Gulf of Mexico."

"Indtil nu, we have gone 40 years before something like this turned up that may very well be unique, " Smit said. "So, we have to be very careful with that place, how we dig it up and learn from it. This is a great gift at the end of my career. Walter sees it as the same."