Perturbazione dell'altezza della superficie del mare modellata, in metri, quattro ore dopo l'impatto dell'asteroide. Questa immagine mostra i risultati del modello MOM6, uno dei due modelli di propagazione dello tsunami utilizzati nello studio condotto dall'Università del Michigan. Credito:Da Range et al. in Anticipi AGU , 2022.
L'asteroide largo miglia che colpì la Terra 66 milioni di anni fa spazzò via quasi tutti i dinosauri e circa tre quarti delle specie animali e vegetali del pianeta.
Secondo un nuovo studio condotto dall'Università del Michigan, ha anche innescato un mostruoso tsunami con onde alte un miglio che hanno perlustrato il fondo dell'oceano a migliaia di chilometri dal sito dell'impatto nella penisola messicana dello Yucatan.
Lo studio, la cui pubblicazione online è prevista per il 4 ottobre sulla rivista AGU Advances , presenta la prima simulazione globale dello tsunami da impatto di Chicxulub da pubblicare in una rivista scientifica sottoposta a revisione paritaria. Inoltre, i ricercatori dell'UM hanno esaminato la documentazione geologica in più di 100 siti in tutto il mondo e hanno trovato prove a sostegno delle previsioni dei loro modelli sul percorso e sulla potenza dello tsunami.
"Questo tsunami è stato abbastanza forte da disturbare ed erodere i sedimenti nei bacini oceanici a metà del globo, lasciando uno spazio vuoto nelle registrazioni sedimentarie o un miscuglio di sedimenti più vecchi", ha affermato l'autrice principale Molly Range, che ha condotto lo studio di modellizzazione per una tesi di laurea magistrale sotto la guida dell'oceanografo fisico UM e coautore dello studio Brian Arbic e del paleoceanografo UM e coautore dello studio Ted Moore.
La revisione della documentazione geologica si è concentrata sulle "sezioni di confine", i sedimenti marini depositati appena prima o subito dopo l'impatto dell'asteroide e la successiva estinzione di massa di K-Pg, che ha chiuso il periodo Cretaceo.
"La distribuzione dell'erosione e degli iati che abbiamo osservato nei sedimenti marini più alti del Cretaceo sono coerenti con i risultati del nostro modello, il che ci dà maggiore fiducia nelle previsioni del modello", ha affermato Range, che ha avviato il progetto come studente universitario nel laboratorio di Arbic nel Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente.
Gli autori dello studio hanno calcolato che l'energia iniziale dello tsunami da impatto era fino a 30.000 volte maggiore dell'energia dello tsunami del terremoto nell'Oceano Indiano del dicembre 2004, che ha ucciso più di 230.000 persone ed è uno dei più grandi tsunami della storia moderna.
Le simulazioni del team mostrano che l'impatto dello tsunami si è irradiato principalmente a est e nord-est nell'Oceano Atlantico settentrionale e a sud-ovest attraverso la costa centroamericana (che separava il Nord America e il Sud America) nell'Oceano Pacifico meridionale.
In quei bacini e in alcune aree adiacenti, la velocità della corrente sottomarina ha probabilmente superato i 20 centimetri al secondo (0,4 mph), una velocità abbastanza forte da erodere i sedimenti a grana fine sul fondo del mare.
Al contrario, l'Atlantico meridionale, il Pacifico settentrionale, l'Oceano Indiano e la regione che oggi è il Mediterraneo sono stati in gran parte protetti dagli effetti più forti dello tsunami, secondo la simulazione del team. In quei luoghi, le velocità attuali modellate erano probabilmente inferiori alla soglia di 20 cm/sec.
Per la revisione della documentazione geologica, Moore di UM ha analizzato i record pubblicati di 165 sezioni di confine marino ed è stato in grado di ottenere informazioni utilizzabili da 120 di esse. La maggior parte dei sedimenti proveniva da carote raccolte durante progetti di perforazione oceanica scientifica.
L'Atlantico settentrionale e il Pacifico meridionale avevano il minor numero di siti con sedimenti di confine K-Pg completi e ininterrotti. Al contrario, il maggior numero di sezioni di confine K-Pg complete è stato trovato nell'Atlantico meridionale, nel Pacifico settentrionale, nell'Oceano Indiano e nel Mediterraneo.
"Abbiamo trovato conferme nella documentazione geologica per le aree previste di massimo impatto in mare aperto", ha affermato Arbic, professore di scienze della terra e ambientali che ha supervisionato il progetto. "L'evidenza geologica rafforza definitivamente la carta."
Di particolare importanza, secondo gli autori, sono gli affioramenti del confine K-Pg sulle coste orientali delle isole settentrionali e meridionali della Nuova Zelanda, che si trovano a più di 12.000 chilometri (7.500 miglia) dal sito dell'impatto dello Yucatan.
Inizialmente si pensava che i sedimenti neozelandesi fortemente disturbati e incompleti, chiamati depositi olistostromali, fossero il risultato dell'attività tettonica locale. Ma data l'età dei depositi e la loro posizione direttamente nel percorso modellato dello tsunami da impatto di Chicxulub, il team di ricerca guidato dall'UM sospetta un'origine diversa.
"Riteniamo che questi depositi stiano registrando gli effetti dell'impatto dello tsunami e questa è forse la conferma più significativa del significato globale di questo evento", ha affermato Range.
La parte di modellazione dello studio ha utilizzato una strategia in due fasi. In primo luogo, un grande programma per computer chiamato idrocodice ha simulato i caotici primi 10 minuti dell'evento, che includevano l'impatto, la formazione di crateri e l'inizio dello tsunami. Quel lavoro è stato condotto dal coautore Brandon Johnson della Purdue University.
Sulla base dei risultati di studi precedenti, i ricercatori hanno modellato un asteroide di 14 chilometri (8,7 miglia) di diametro, che si muoveva a 12 chilometri al secondo (27.000 mph). Ha colpito la crosta granitica ricoperta da densi sedimenti e acque oceaniche poco profonde, facendo esplodere un cratere largo circa 100 chilometri (62 miglia) ed espellendo dense nubi di fuliggine e polvere nell'atmosfera.
Due minuti e mezzo dopo che l'asteroide ha colpito, una cortina di materiale espulso ha spinto un muro d'acqua verso l'esterno dal sito dell'impatto, formando brevemente un'onda alta 4,5 chilometri (2,8 miglia) che si è placata quando l'ejecta è ricaduto su Terra.
Dieci minuti dopo che il proiettile ha colpito lo Yucatan e a 220 chilometri (137 miglia) dal punto dell'impatto, un'onda di tsunami alta 1,5 chilometri (0,93 miglia), a forma di anello e che si propaga verso l'esterno, ha iniziato a spazzare il oceano in tutte le direzioni, secondo la simulazione U-M.
Ampiezza massima dell'onda dello tsunami, in centimetri, in seguito all'impatto dell'asteroide 66 milioni di anni fa. Credito:Da Range et al. in Anticipi AGU , 2022.
Al traguardo dei 10 minuti, i risultati delle simulazioni dell'idrocodice iSALE di Johnson sono stati inseriti in due modelli di propagazione dello tsunami, MOM6 e MOST, per tracciare le onde giganti attraverso l'oceano. MOM6 è stato utilizzato per modellare gli tsunami nelle profondità oceaniche e la NOAA utilizza il modello MOST operativamente per le previsioni degli tsunami presso i suoi centri di allerta tsunami.
"Il grande risultato qui è che due modelli globali con formulazioni diverse hanno dato risultati quasi identici e i dati geologici sulle sezioni complete e incomplete sono coerenti con quei risultati", ha affermato Moore, professore emerito di scienze della terra e dell'ambiente. "I modelli e i dati di verifica corrispondono perfettamente."
Secondo la simulazione del team:
Per il presente studio, i ricercatori non hanno tentato di stimare l'entità delle inondazioni costiere causate dallo tsunami.
Tuttavia, i loro modelli indicano che l'altezza delle onde dell'oceano aperto nel Golfo del Messico avrebbe superato i 100 metri (328 piedi), con altezze delle onde superiori a 10 metri (32,8 piedi) mentre lo tsunami si avvicinava alle regioni costiere del Nord Atlantico e parti del sud La costa del Pacifico dell'America.
Quando lo tsunami si è avvicinato a quelle coste e ha incontrato fondali poco profondi, l'altezza delle onde sarebbe aumentata notevolmente attraverso un processo chiamato shoaling. Le velocità attuali avrebbero superato la soglia dei 20 centimetri al secondo per la maggior parte delle aree costiere del mondo.
"A seconda delle geometrie della costa e delle onde che avanzano, la maggior parte delle regioni costiere verrebbe inondata ed erosa in una certa misura", secondo gli autori dello studio. "Qualsiasi tsunami storicamente documentato impallidisce in confronto a un tale impatto globale."
È previsto uno studio di follow-up per modellare l'entità delle inondazioni costiere in tutto il mondo, ha affermato Arbic. Lo studio sarà condotto da Vasily Titov del Pacific Marine Environmental Lab della National Oceanic and Atmospheric Administration, che è coautore di AGU Advances carta. + Esplora ulteriormente
