Micrometeorite Impacts in Beringian Mammoth Tusks and a Bison Skull

Abstract

We have discovered what appear to be micrometeorites imbedded in seven late Pleistocene Alaskan mammoth tusks and a Siberian bison skull. The micrometeorites apparently shattered on impact leaving 2 to 5 mm hemispherical debris patterns surrounded by carbonized rings. Multiple impacts are observed on only one side of the tusks and skull consistent with the micrometeorites having come from a single direction. The impact sites are strongly magnetic indicating significant iron content. We analyzed several imbedded micrometeorite fragments from both tusks and skull with laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and X-ray fluorescence (XRF). These analyses confirm the high iron content and indicate compositions highly enriched in nickel and depleted in titanium, unlike any natural terrestrial sources. In addition, electron microprobe (EMP) analyses of a Fe-Ni sulfide grain (tusk 2) show it contains between 3 and 20 weight percent Ni. Prompt gamma-ray activation analysis (PGAA) of a particle extracted from the bison skull indicates ~0.4 mg of iron, in agreement with a micrometeorite ~1 mm in diameter. In addition, scanning electron microscope (SEM) images and XRF analyses of the skull show possible entry channels containing Fe-rich material. The majority of tusks (5/7) have a calibrated weighted mean 14C age of 32.9 ± 1.8 ka BP, which coincides with the onset of significant declines <36 ka ago in Beringian bison, horse, brown bear, and mammoth populations, as well as in mammoth genetic diversity. It appears likely that the impacts and population declines are related events, although their precise nature remains to be determined.Мы обнаружили, как представляется, микрометеориты в толще семи бивней мамонта с Аляски позднего плейстоцена и в черепе сибирского бизона. Микрометеориты, очевидно, высыпались во время импакта, оставляя полусферические структуры от 2 до 5 мм, окруженные обугленным кольцом. Следы воздействий наблюдаются только с одной стороны бивня и черепа, что соответствует прилету микрометеоритов с одного направления. Следы от воздействия являются сильно магнитными, что свидетельствует о существенном содержании железа. Мы проанализировали несколько вложенных фрагментов микрометеоритов из бивней и черепа с помощью масс-спектрометрии лазерной абляции индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP-MS) и рентгеновской флюоресценции (РФА). Эти анализы подтверждают высокое содержание железа и указывают на состав, высоко обогащенный никелем и обедненный титаном, в отличие от любого естественного наземного источника. Кроме того, анализы с помощью электронного микрозонда (ЭМИ) железоникелевого сульфидного зерна (бивень 2) показывают, что оно содержит от 3 до 20% веса Ni. Линии гамма-активационного анализа (PGAA) частиц, извлеченных из черепа бизонов, указывают на ~ 0,4 мг железа, что находится в согласии с микрометеоритами ~ 1 мм в диаметре. Кроме того, изображения от сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и РФА-анализы черепа показали возможные каналы вступления железосодержащего материала. Большинство из бивней (5 из 7) имеют возраст, калиброванный средневзвешенным значением 14C на уровне (32,9 ± 1,8) тыс. лет, что совпадает с началом значительного снижения менее 36 тыс. лет назад в популяциях берингийских бизонов, лошадей, бурых медведей и мамонтов, а также генетического разнообразия мамонтов. Вероятно, что импактные воздействия и уменьшение количества населения представляют собой связанные события, хотя их точную природу еще предстоит определить