Новое моделирование, проведенное в Имперском колледже Лондона, показало, что астероид, обрекший динозавров, столкнулся с Землей под «самым смертоносным» углом.
Моделирование показывает, что астероид столкнулся с Землей под углом около 60 градусов, что максимально увеличило количество изменяющих климат газов, выбрасываемых в верхние слои атмосферы.
Такой удар, вероятно, высвободил миллиарды тонн серы, заблокировав солнце и вызвав ядерную зиму, которая убила динозавров и 75 процентов жизни на Земле 66 миллионов лет назад.
Составленные из комбинации трехмерного моделирования удара и геофизических данных с места удара, новые модели являются первыми в истории полностью трехмерными моделями, воспроизводящими все событие - от первоначального удара до момента окончательного образования кратера., теперь известный как Chicxulub, был сформирован.
Моделирование проводилось на высокопроизводительном вычислительном центре DiRAC Совета по научно-техническим средствам (STFC).
Ведущий исследователь профессор Гарет Коллинз из Имперского департамента наук о Земле и инженерии сказал: «Для динозавров наихудший сценарий - это именно то, что произошло. Удар астероида высвободил невероятное количество изменяющих климат газов в атмосферу, вызвав цепочку событий, приведших к вымиранию динозавров. Это, вероятно, усугубилось тем фактом, что он ударил под одним из самых смертоносных возможных углов.
Наши симуляции дают убедительные доказательства того, что астероид врезался под крутым углом, примерно 60 градусов над горизонтом, и приблизился к своей цели с северо-востока. Мы знаем, что это был один из наихудших сценариев летального исхода при столкновении, потому что в верхние слои атмосферы попало больше опасных обломков и они были разбросаны повсюду - то самое, что привело к ядерной зиме».
Создание кратера
Верхние слои земли вокруг кратера Чиксулуб в современной Мексике содержат большое количество воды, а также пористых карбонатных и эвапоритовых пород. При нагревании и разрушении в результате удара эти породы должны были разложиться, выбрасывая в атмосферу огромное количество углекислого газа, серы и водяного пара.
Сера была бы особенно опасной, так как она быстро образует аэрозоли - крошечные частицы, которые блокировали бы солнечные лучи, останавливали фотосинтез в растениях и быстро охлаждали климат. В конечном итоге это способствовало массовому вымиранию, в результате которого погибло 75 процентов жизни на Земле.
Группа исследователей из Imperial, Фрайбургского университета и Техасского университета в Остине изучила форму и подповерхностную структуру кратера, используя геофизические данные для моделирования, которое помогло определить угол и направление удара.. Их анализ был также основан на недавних результатах бурения кратера шириной 200 км, в результате которого были обнаружены породы, содержащие свидетельства экстремальных сил, вызванных ударом.
Пиковая производительность
Ключевым моментом в диагностике угла и направления удара было соотношение между центром кратера, центром пикового кольца - кольцом гор, состоящих из сильно раздробленной породы внутри края кратера - и центром плотной приподнятые породы мантии, примерно на 30 км ниже кратера.
В Чиксулубе эти центры выровнены в направлении юго-запад-северо-восток, при этом центр кратера находится между пиковым кольцом и центрами поднятия мантии. Трехмерное моделирование кратера Чиксулуб под углом 60 градусов почти точно воспроизвело эти наблюдения.
Моделирование реконструировало образование кратеров с беспрецедентной точностью и дало нам больше информации о том, как образуются самые большие кратеры на Земле. Предыдущие полностью трехмерные модели удара Чиксулуб охватывали только ранние стадии удара, которые включают образование глубокой чашеобразной дыры в земной коре, известной как переходный кратер, и выброс горных пород, воды и отложений в атмосферу.
Эти симуляции являются первыми, которые продолжаются за пределами этой промежуточной точки в формировании кратера и воспроизводят заключительную стадию образования кратера, на которой переходный кратер разрушается, образуя окончательную структуру. Это позволило исследователям провести первое сравнение между трехмерным моделированием кратера Чиксулуб и современной структурой кратера, выявленной по геофизическим данным.
Соавтор д-р Ориол Рэй из Университета Фрайбурга сказал: «Несмотря на то, что он погребен под почти километром осадочных пород, примечательно, что геофизические данные так много говорят о структуре кратера - достаточно, чтобы описать направление и угол удара."
Исследователи говорят, что, хотя исследование дало нам важную информацию о гибели динозавров, оно также помогает нам понять, как образуются большие кратеры на других планетах.
Соавтор доктор Томас Дэвисон, также из Департамента наук о Земле и инженерии Imperial, сказал: «Большие кратеры, такие как Чиксулуб, образуются за считанные минуты и включают впечатляющий отскок породы под кратером. Наши результаты могут помочь нам лучше понять, как этот отскок можно использовать для диагностики деталей столкновения с астероидом».
Работа была поддержана Международной программой исследования океана (IODP), Международной программой континентального научного бурения (ICDP), (STFC) Высокопроизводительным вычислительным центром DiRAC и Советом по исследованиям окружающей среды.