Week 01 Jan 06 Reading and Q What Killed the Dinosaurs

The asteroid impact that caused a massive global extinction event can be found on the coast of Mexico.. Eruptions in what is now India spewed out molten rock and caustic gases.. The sedi

Major Contributions by Thomas Sumner

What killed the Dinosaurs?

This is an artist’s representation of what may have killed the dinosaurs – although he took some license in representing

species that were not all alive at the same time.

Below the turquoise waters of Mexico’s Yucatán Peninsula lies the site of a long­ago mass murder. In a geologic instant, most of the world’s animal and plant species went extinct. Drilling through hundreds of meters of rock, investigators have finally reached the “footprint” left by the accused. That footprint marks Earth’s most notorious space rock impact.  Known

as Chicxulub (CHEEK­shuh­loob), it’s the dinosaur killer

The asteroid impact that caused a massive global extinction event can be found on the coast of Mexico.

Scientists are assembling the most detailed timeline yet of the dinosaur apocalypse They are giving fresh scrutiny to telltale fingerprints left by the fateful event so long ago At the impact site, an asteroid (or maybe a comet) crashed onto Earth’s surface Mountains formed in mere minutes In North America, a towering tsunami buried plants and animals alike under thick piles of rubble Lofted debris darkened skies around the world The planet chilled — and stayed that way for years

But the asteroid may not have acted alone Life may already have been in trouble Growing evidence points to a

supervolcanic accomplice Eruptions in what is now India spewed out molten rock and caustic gases These may have acidified the oceans All of this could have destabilized ecosystems long before and after the asteroid hit The jolt of that impact may even have boosted the eruptions, some researchers now argue

As more clues have emerged, some seem to conflict. That has made the identity of the dinosaurs’ true killer — an 

impact, volcanism or both — less clear, says Paul Renne. He is a geoscientist at the Berkeley Geochronology Center 

in California

“As we’ve improved our understanding of the timing, we haven’t resolved the details,” he says. “The last decade of work  has only made it harder to distinguish between the two potential causes.”

The smoking Gun

What is clear is that a massive die­off took place around 66 million years ago. It is visible in the layers of rock that mark  the boundary between the Cretaceous and Paleogene periods. Fossils that were once abundant no longer appear in  rocks after that time. Studies of fossils found (or not found) across the boundary between these two periods — 

abbreviated the K­Pg boundary — show that some three out of every four plant and animal species went extinct at about

the same time. This included everything from the ferocious Tyrannosaurus rex to microscopic plankton.

Everything living on Earth today traces its ancestry to the few lucky survivors

A lighter-colored rock layer rich in iridium marks the boundary between the Cretaceous and Paleogene periods.

Over the years, scientists have blamed many suspects for this catastrophic die­out. Some have suggested global 

plagues struck. Or maybe a supernova fried the planet. In 1980, a team of researchers including father­son duo Luis and Walter Alvarez reported discovering lots of iridium in places worldwide. That element appeared along the K­Pg 

boundary

Iridium is rare in Earth’s crust, but abundant in asteroids and other space rocks. The finding marked the first hard 

evidence for a killer­asteroid impact. But without a crater, the hypothesis couldn’t be confirmed

Piles of impact debris led crater hunters to the Caribbean. Eleven years after the Alvarez paper, scientists at last 

identified the smoking gun —  the hidden crater

It circled the coastal Mexican town of Chicxulub Puerto. (The crater actually had been discovered in the late 1970s by oil company scientists. They had used variations in Earth’s gravity to visualize the crater’s 180­kilometer­ [110­mile­] wide  outline. Word of that find, however, did not reach crater hunters for years.) Based in part on the gaping size of the 

depression, scientists estimated the size of the impact. They figured it must have released 10 billion times as much  energy as the nuclear bomb dropped on Hiroshima, Japan, in 1945

Drilling into a dinosaur killer

That’s big.  Questions have remained, though, about how the impact might have caused so much death and destruction  worldwide.  It now appears that the blast itself wasn’t the big killer in the impact scenario. It was the darkness that 

followed

Inescapable night

The ground shook. Powerful gusts roiled the atmosphere. Debris rained from the sky. Soot and dust, spewed by the  impact and resulting wildfires, filled the sky. That soot and dust then began to spread like a giant sunlight­blocking shade over the entire planet

How long did the darkness last? Some scientists had estimated that it was anywhere from a few months to years. But a 

new computer model is giving researchers a better sense of what happened.

It simulated the length and severity of the global cooldown. And it must have been truly dramatic, reports Clay Tabor. He works at the National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colo. As a paleoclimatologist, he studies ancient  climates. And he and his colleagues have reconstructed a sort of digital crime scene. It was one of the most detailed  computer simulations ever made of the impact’s effect on climate

The simulation begins by estimating the climate before the smash­up. The researchers determined what that climate 

might be from geologic evidence of ancient plants and levels of atmospheric carbon dioxide. Then comes the soot. A 

high­end estimate of soot totals some 70 billion metric tons (about 77 billion U.S. short tons). That number is based on  the size and global fallout of the impact. And it’s huge. It’s the equivalent weight of about 211,000 Empire State 

Buildings!

Explainer: What is a computer model?

For two years, no light reached Earth’s surface, the simulation shows. Not any part of Earth’s surface! Global 

temperatures plummeted 16 degrees Celsius (30 degrees Fahrenheit). Arctic ice spread southward. Tabor shared this  dramatic scenario in September 2016 in Denver, Colo. at the annual meeting of the Geological Society of America

Some areas would have been hit particularly hard, Tabor’s work suggests. The temperature nosedived in the Pacific  Ocean, around the equator. Meanwhile, coastal Antarctica barely cooled. Inland areas generally fared worse than 

coastal ones. Those divides could help explain why some species and ecosystems weathered the impact while others  died off, Tabor says

Six years after the impact, sunshine returned to levels typical of conditions before the impact. Two years after that, land  temperatures warmed to levels higher than had been typical before the impact. Then, all of the carbon flung into the air 

by the impact took effect. It acted like an insulating blanket over the planet. And the globe ultimately warmed several  degrees more

Evidence of the chilling darkness is in the rock record. Local sea surface temperatures modified lipid (fat) molecules in  the membranes of ancient microbes. The fossilized remains of those lipids provide a temperature record, reports Johan  Vellekoop. He is a geologist at the University of Leuven in Belgium. Fossilized lipids in what is now New Jersey suggest  that temperatures there plummeted 3 degrees C (about 5 degrees F) following the impact. Vellekoop and colleagues 

shared their estimates in the June 2016 Geology.

Similar abrupt temperature drops plus darkened skies killed plants and other species that nourish the rest of the food  web, Vellekoop says. “Dim the lights and the entire ecosystem collapses.”

The cold darkness was the impact’s deadliest weapon. Some unfortunate critters, though, died too soon to witness it

Dinosaurs ruled Earth until 66 million years ago Then they disappeared in a mass extinction that wiped out most of the planet’s

species.

Buried alive

An ancient graveyard covers swaths of Montana, Wyoming and the Dakotas. It’s called the Hell Creek Formation. And  it’s hundreds of square kilometers (square miles) of a fossil hunter’s paradise. Erosion has uncovered dinosaur bones.  Some jut out of the ground, ready to be plucked and studied

Robert DePalma is a paleontologist with the Palm Beach Museum of Natural History in Florida. He’s worked in the dry  Hell Creek badlands, thousands of kilometers (miles) away from the Chicxulub crater. And there he has found something

surprising — signs of a tsunami.

Explainer: What is a tsunami?

Evidence of the supersized tsunami generated by the Chicxulub impact had previously been found only around the Gulf of Mexico It had never been seen this far north or so far inland But the symptoms of tsunami devastation were clear, DePalma says The rushing water dumped sediment onto the landscape The debris originated from the

nearby Western Interior Seaway This body of water once cut across North America from Texas to the Arctic Ocean

The sediment contained iridium and glassy debris that formed from rock vaporized by the impact. It also contained 

fossils of sea species such as snaillike ammonites. They had been carried from the seaway

At the geological society meeting last year, DePalma pulled up slides of fish fossils found inside the tsunami deposits. 

“These are the dead bodies,” he said.  “If a [crime scene investigation] team walks over to a burnt­out building, how do  they know if the guy died before or during the fire? You look for carbon and soot in the lungs. In this case, fish have gills,

so we checked those out.”

The gills were packed with glass from the impact. That means the fish were alive and swimming when the asteroid hit.  The fish had been alive up until the moment the tsunami pushed across the landscape. It crushed the fish under debris.  Those unfortunate fish, DePalma says, are the first known direct victims of the Chicxulub impact

A fossil vertebra (a bone that makes up part of the spine) pokes through rocks in the Hell Creek Formation Scientists have found

evidence in this region that a massive tsunami killed off many organisms 66 million years ago.

The climate change and deforestation that followed took longer to do their damage

Just under the fish­filled tsunami deposits was another amazing find: dinosaur tracks from two species. Jan Smit is an  Earth scientist at VU University Amsterdam in the Netherlands. “These dinosaurs were running and alive before they  were hit by the tsunami,” he says. “The entire ecosystem in Hell Creek was alive and kicking until the last moment. In no  way was it on the decline.”

The new evidence from the Hell Creek Formation confirms that most of the deaths at the time were caused by the 

Chicxulub impact, Smit now argues. “I was 99 percent sure that it was the impact. And now that we’ve found this 

evidence, I’m 99.5 percent sure.”

While many other scientists share Smit’s certainty, a growing faction does not. Emerging evidence supports an 

alternative hypothesis for the dinosaurs’ demise. Their downfall may have come at least partly from deep within the  Earth

Death from below

Long before the Chicxulub impact, a different disaster was underway on the other side of the planet. Back then, India  was its own landmass near Madagascar (off of the East Coast of what is now Africa). The Deccan volcanic eruptions  there would ultimately belch out some 1.3 million cubic kilometers (300,000 cubic miles) of molten rock and debris. 

That’s more than enough material to bury Alaska to the height of the world’s tallest skyscraper. Gases spewed by similar volcanic outpourings have been linked to other major extinction events

Deccan volcanic eruptions spewed more than a million cubic kilometers (240,000 cubic miles) of molten rock and debris in what is now India The outpourings started before and ran after the Chicxulub impact They may have contributed to the mass extinction that ended the reign of the dinosaurs

Researchers determined the ages of crystals embedded in the Deccan lava flows. These show that most of the 

eruptions began roughly 250,000 years before the Chicxulub impact. And they continued until  about 500,000 years after

it. This means that the eruptions were raging at the height of the extinctions

This new timeline lends credence to those who doubt that the Chicxulub impact was the chief cause of the extinction  event

“Deccan volcanism is vastly more dangerous to life on Earth than an impact,” says Gerta Keller. She is a paleontologist 

at Princeton University in New Jersey. Recent research is showing just how detrimental. In the same way that iridium  marks fallout from the Chicxulub impact, the Deccan volcanism has a calling card of its own. It is the element mercury

Most mercury in the environment originated from volcanoes. Large eruptions cough up tons of the element. Deccan was 

no exception. The bulk of the Deccan eruptions released a total of between 99 million and 178 million metric tons (about 

109 million and 196 million U.S. short tons) of mercury. Chicxulub released just a fraction of that

All that mercury left a mark. It shows up in southwestern France and elsewhere. A research team discovered lots of  mercury, for instance, in sediment laid down before the impact. Those same sediments held another clue as well — the 

fossilized shells of plankton (small floating sea organisms) from the dinosaur days. Unlike healthy shells, these 

specimens are thin and cracked. The researchers reported this in the February 2016 Geology.

The shell pieces suggest that carbon dioxide released by the Deccan eruptions made the oceans too acidic for some  creatures, says Thierry Adatte. He is a geoscientist at the University of Lausanne in Switzerland. He coauthored the  study with Keller

“Survival was getting very difficult for these critters,” Keller says. Plankton form the foundation of the ocean ecosystem.  Their decline rattled the entire food web, she suspects. (A similar trend is happening today as seawater soaks up carbon

dioxide from the burning of fossil fuels.) And as waters turned more acidic, it took the animals more energy to make their shells

Partners in crime

The Deccan eruptions wreaked havoc in at least part of Antarctica. Researchers analyzed the chemical makeup of  shells from 29 clamlike shellfish species on the continent’s Seymour Island. The shells’ chemicals differ depending on  the temperature at the time they were made. That let the researchers assemble a roughly 3.5­million­year record of how  Antarctic temperatures changed around the time of the dinosaur extinction

These are 65-million-year-old Cucullaea antarctica shells They hold chemical clues of a temperature change during the extinction event.

After the start of the Deccan eruptions and the resulting rise in atmospheric carbon dioxide, local temperatures warmed 

about 7.8 degrees C (14 degrees F). The team reported these results in the July 2016 Nature Communications.

About 150,000 years later, a second, smaller warming phase coincided with the Chicxulub impact. Both of these 

warming periods corresponded with high extinction rates on the island