Szeroka na kilometry asteroida, która uderzyła w Ziemię 66 milionów lat temu, zgładziła prawie wszystkie dinozaury i około trzech czwartych gatunków roślin i zwierząt na planecie.
Wywołała również potworne tsunami z wysokimi na milę falami, które przemyły dno oceanu tysiące mil od miejsca uderzenia na meksykańskim półwyspie Jukatan, wynika z nowego badania przeprowadzonego przez University of Michigan.
Badanie, zaplanowane do publikacji online 4 października w czasopiśmie AGU Advances, przedstawia pierwszą globalną symulację uderzenia tsunami w Chicxulub, która zostanie opublikowana w recenzowanym czasopiśmie naukowym. Ponadto naukowcy z UM dokonali przeglądu danych geologicznych w ponad 100 miejscach na całym świecie i znaleźli dowody potwierdzające przewidywania ich modeli dotyczące ścieżki i mocy tsunami.
„To tsunami było wystarczająco silne, aby zaburzyć i erodować osady w basenach oceanicznych w połowie globu, pozostawiając lukę w zapisach osadów lub mieszankę starszych osadów” – powiedział główny autor Molly Range, który przeprowadził modelowanie do pracy magisterskiej. pod kierunkiem oceanografa fizycznego na UM i współautora badań Briana Arbica oraz paleoceanografa na UM i współautora badań Teda Moore’a.
Przegląd danych geologicznych koncentrował się na „odcinkach granicznych”, osadach morskich osadzonych tuż przed lub tuż po uderzeniu asteroidy i późniejszym masowym wymieraniu K-Pg, które zamknęło okres kredowy.
„Rozmieszczenie erozji i przerw, które zaobserwowaliśmy w najwyższych osadach morskich kredy, jest zgodne z wynikami naszego modelu, co daje nam większą pewność przewidywań modelu” – powiedział Range, który rozpoczął projekt jako licencjat w laboratorium Arbic w Wydział Nauk o Ziemi i Środowisku.
Autorzy badania obliczyli, że początkowa energia uderzenia tsunami była do 30 000 razy większa niż energia tsunami trzęsienia ziemi na Oceanie Indyjskim z grudnia 2004 r., które zabiło ponad 230 000 osób i jest jednym z największych tsunami we współczesnym rekordzie.
Symulacje zespołu pokazują, że uderzenie tsunami promieniowało głównie na wschód i północny wschód do Północnego Oceanu Atlantyckiego oraz na południowy zachód przez Morze Środkowoamerykańskie (który kiedyś oddzielał Amerykę Północną od Ameryki Południowej) do Południowego Pacyfiku.
W tych basenach i na niektórych sąsiednich obszarach prędkości prądów podwodnych prawdopodobnie przekraczały 20 centymetrów na sekundę (0,4 mil na godzinę), co jest wystarczająco dużą prędkością, aby spowodować erozję drobnoziarnistych osadów na dnie morskim.
Z kolei południowy Atlantyk, Północny Pacyfik, Ocean Indyjski i region, który jest dziś Morzem Śródziemnym, były w dużej mierze chronione przed najsilniejszymi skutkami tsunami, zgodnie z symulacją zespołu. W tych miejscach modelowane prędkości prądu były prawdopodobnie mniejsze niż próg 20 cm/s.
W celu przeglądu danych geologicznych Moore z UM przeanalizował opublikowane rekordy 165 odcinków granic morskich i był w stanie uzyskać użyteczne informacje ze 120 z nich. Większość osadów pochodzi z rdzeni zebranych podczas naukowych projektów wierceń oceanicznych.
Północny Atlantyk i Południowy Pacyfik miały najmniej stanowisk z kompletnymi, nieprzerwanymi osadami granicznymi K-Pg. Natomiast największą liczbę kompletnych odcinków granicznych K-Pg znaleziono na południowym Atlantyku, północnym Pacyfiku, Oceanie Indyjskim i Morzu Śródziemnym.
„Znaleźliśmy potwierdzenie w zapisie geologicznym dla przewidywanych obszarów o maksymalnym wpływie na otwartym oceanie” – powiedział Arbic, profesor nauk o ziemi i środowisku, który nadzorował projekt. „Dowody geologiczne zdecydowanie wzmacniają papier”.
Według autorów szczególne znaczenie mają wychodnie granicy K-Pg na wschodnich wybrzeżach północnej i południowej wyspy Nowej Zelandii, które znajdują się ponad 12 000 kilometrów (7500 mil) od miejsca uderzenia na Jukatanie.
Początkowo uważano, że silnie zaburzone i niekompletne osady Nowej Zelandii, zwane osadami olistostromalnymi, są wynikiem lokalnej aktywności tektonicznej. Jednak biorąc pod uwagę wiek osadów i ich lokalizację bezpośrednio na modelowanej ścieżce tsunami uderzeniowego Chicxulub, zespół badawczy kierowany przez UM podejrzewa inne pochodzenie.
„Uważamy, że te osady rejestrują skutki uderzeniowego tsunami i jest to prawdopodobnie najbardziej wymowne potwierdzenie globalnego znaczenia tego wydarzenia” – powiedział Range.
W części dotyczącej modelowania wykorzystano strategię dwuetapową. Po pierwsze, duży program komputerowy zwany hydrokodem symulował chaotyczne pierwsze 10 minut zdarzenia, które obejmowało uderzenie, tworzenie krateru i inicjację tsunami. Pracę tę przeprowadził współautor Brandon Johnson z Purdue University.
W oparciu o wyniki poprzednich badań naukowcy stworzyli model asteroidy o średnicy 14 kilometrów (8,7 mil), poruszającej się z prędkością 12 kilometrów na sekundę (27 000 mil na godzinę). Uderzył w granitową skorupę pokrytą grubymi osadami i płytkimi wodami oceanicznymi, wysadzając krater o szerokości około 100 kilometrów i wyrzucając do atmosfery gęste chmury sadzy i pyłu.
Dwie i pół minuty po uderzeniu asteroidy kurtyna wyrzuconego materiału wypchnęła ścianę wody na zewnątrz od miejsca uderzenia, tworząc na krótko falę o wysokości 4,5 kilometra (2,8 mili), która opadła, gdy wyrzut opadł z powrotem do Ziemia.
Dziesięć minut po tym, jak pocisk uderzył w Jukatan i 220 kilometrów (137 mil) od miejsca uderzenia, fala tsunami o wysokości 1,5 kilometra (0,93 mili) – w kształcie pierścienia i rozchodząca się na zewnątrz – zaczęła się rozchodzić. przez ocean we wszystkich kierunkach, zgodnie z symulacją UM.
Po 10 minutach wyniki symulacji hydrokodu Johnsona iSALE zostały wprowadzone do dwóch modeli propagacji tsunami, MOM6 i MOST, w celu śledzenia gigantycznych fal na oceanie. MOM6 został wykorzystany do modelowania tsunami w głębinach oceanicznych, a NOAA wykorzystuje operacyjnie model MOST do prognozowania tsunami w swoich centrach ostrzegania przed tsunami.
„Wielkim rezultatem jest to, że dwa globalne modele o różnych sformułowaniach dały prawie identyczne wyniki, a dane geologiczne dotyczące kompletnych i niekompletnych sekcji są zgodne z tymi wynikami” – powiedział Moore, emerytowany profesor nauk o ziemi i środowisku. „Modele i dane weryfikacyjne dobrze się zgadzają”.
Zgodnie z symulacją zespołu:
Godzinę po uderzeniu tsunami rozprzestrzeniło się poza Zatokę Meksykańską na Północny Atlantyk.
Cztery godziny po uderzeniu fale przeszły przez Morze Środkowoamerykańskie do Pacyfiku.
Dwadzieścia cztery godziny po uderzeniu fale przekroczyły większość Pacyfiku od wschodu i większość Atlantyku od zachodu i weszły do Oceanu Indyjskiego z obu stron.
W 48 godzin po uderzeniu znaczne fale tsunami dotarły do większości wybrzeży świata.
W ramach obecnego badania naukowcy nie próbowali oszacować zasięgu powodzi przybrzeżnych spowodowanych tsunami.
Jednak ich modele wskazują, że wysokość fali otwartego oceanu w Zatoce Meksykańskiej przekroczyłaby 100 metrów (328 stóp), a wysokość fal przekraczałaby 10 metrów (32,8 stopy), gdy tsunami zbliżyło się do regionów przybrzeżnych Północnego Atlantyku i części południowego Atlantyku. Wybrzeże Pacyfiku Ameryki.
Gdy tsunami zbliżyło się do tych linii brzegowych i napotkało płytkie wody dna, wysokość fal dramatycznie wzrosłaby w wyniku procesu zwanego płycizną. Obecne prędkości przekroczyłyby próg 20 centymetrów na sekundę dla większości obszarów przybrzeżnych na całym świecie.
„W zależności od geometrii wybrzeża i postępujących fal, większość regionów przybrzeżnych zostanie w pewnym stopniu zalana i zniszczona” – twierdzą autorzy badania. „Każde historycznie udokumentowane tsunami blednie w porównaniu z takim globalnym wpływem”.
Wideo: https://youtu.be/hy6wfjqFBE0
Planowane jest dalsze badanie mające na celu modelowanie zasięgu zalewania wybrzeży na całym świecie, powiedział Arbic. Badaniem tym pokieruje Wasilij Titow z Pacific Marine Environmental Lab przy Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej, który jest współautorem artykułu AGU Advances.
Oprócz Range, Arbic, Moore, Johnson i Titov autorami badania są Alistair Adcroft z Princeton University, Joseph Ansong z University of Ghana, Christopher Hollis z Victoria University of Wellington, Christopher Scotese z PALEOMAP Project oraz He Wang z Laboratorium Geofizycznej Dynamiki Płynów NOAA i Uniwersytecka Korporacja Badań Atmosferycznych.
Finansowanie zostało zapewnione przez National Science Foundation i University of Michigan Associate Professor Support Fund, który jest wspierany przez Margaret and Herman Sokol Faculty Awards. Symulacje MOM6 przeprowadzono na superkomputerze Flux dostarczonym przez University of Michigan Advanced Research Computing Technical Services.