Nieuwe simulaties van Imperial College London hebben onthuld dat de asteroïde die de dinosaurussen heeft verdoemd de aarde in de 'meest dodelijke' hoek heeft getroffen.

De simulaties laten zien dat de asteroïde de aarde raakte onder een hoek van ongeveer 60 graden, die de hoeveelheid klimaatveranderende gassen maximaliseerde die in de bovenste atmosfeer werden geduwd.

Een dergelijke aanval heeft waarschijnlijk miljarden tonnen zwavel losgemaakt, het blokkeren van de zon en het veroorzaken van de nucleaire winter die 66 miljoen jaar geleden de dinosauriërs en 75 procent van het leven op aarde doodde.

Getrokken uit een combinatie van 3D numerieke impactsimulaties en geofysische gegevens van de plaats van de impact, de nieuwe modellen zijn de allereerste volledig 3D-simulaties die de hele gebeurtenis reproduceren - van de eerste impact tot het moment van de laatste krater, nu bekend als Chicxulub, was gevormd.

De simulaties zijn uitgevoerd op de DiRAC High Performance Computing Facility van de Science and Technology Facilities Council (STFC).

Hoofdonderzoeker professor Gareth Collins, van Imperial's Department of Earth Science and Engineering, zei:"Voor de dinosaurussen, het worstcasescenario is precies wat er is gebeurd. De asteroïde-aanval heeft een ongelooflijke hoeveelheid klimaatveranderende gassen in de atmosfeer losgelaten, veroorzaakt een reeks gebeurtenissen die hebben geleid tot het uitsterven van de dinosauriërs. Dit werd waarschijnlijk verergerd door het feit dat het in een van de meest dodelijke mogelijke hoeken trof.

"Onze simulaties leveren overtuigend bewijs dat de asteroïde onder een steile hoek insloeg, misschien 60 graden boven de horizon, en naderde zijn doel vanuit het noordoosten. We weten dat dit een van de worstcasescenario's was voor de dodelijkheid bij impact, omdat het gevaarlijker puin in de bovenste atmosfeer bracht en het overal verspreidde - precies datgene dat leidde tot een nucleaire winter."

De resultaten worden vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Creatie van kraters

De bovenste aardlagen rond de Chicxulub-krater in het huidige Mexico bevatten grote hoeveelheden water, evenals poreuze carbonaat- en verdampingsgesteenten. Bij verhitting en verstoring door de impact, deze rotsen zouden zijn ontbonden, grote hoeveelheden kooldioxide wegslingeren, zwavel en waterdamp in de atmosfeer.

De zwavel zou bijzonder gevaarlijk zijn geweest omdat het snel aerosolen vormt - kleine deeltjes die de zonnestralen zouden hebben geblokkeerd, het stoppen van de fotosynthese in planten en het snel afkoelen van het klimaat. Dit droeg uiteindelijk bij aan de massale uitstervingsgebeurtenis die 75 procent van het leven op aarde doodde.

Het team van onderzoekers van Imperial, de universiteit van Freiburg, en de Universiteit van Texas in Austin, onderzocht de vorm en ondergrondse structuur van de krater met behulp van geofysische gegevens om in de simulaties te worden ingevoerd die hielpen bij het diagnosticeren van de inslaghoek en -richting. Hun analyse was ook gebaseerd op recente resultaten van het boren in de 200 km brede krater, die rotsen naar voren bracht die bewijs bevatten van de extreme krachten die door de impact werden gegenereerd.

Topprestatie

Cruciaal voor het diagnosticeren van de hoek en richting van de impact was de relatie tussen het midden van de krater, het midden van de piekring - een ring van bergen gemaakt van zwaar gebroken gesteente binnen de kraterrand - en het midden van dichte opgestuwde mantelrotsen, ongeveer 30 km onder de krater.

Bij Chicxulub, deze centra zijn uitgelijnd in een zuidwest-noordoostelijke richting, met het kratercentrum tussen de piekring- en mantel-opheffingscentra. De 3-D Chicxulub-kratersimulaties van het team onder een hoek van 60 graden reproduceerden deze waarnemingen bijna exact.

De simulaties reconstrueerden de kraterformatie in ongekend detail en geven ons meer aanwijzingen over hoe de grootste kraters op aarde worden gevormd. Eerdere volledig 3D-simulaties van de Chicxulub-impact hebben alleen betrekking op de vroege stadia van de impact, waaronder de productie van een diep komvormig gat in de korst dat bekend staat als de voorbijgaande krater en de verdrijving van rotsen, water en sediment in de atmosfeer.

Deze simulaties zijn de eerste die verder gaan dan dit tussenliggende punt in de vorming van de krater en de laatste fase van de kratervorming reproduceren, waarin de tijdelijke krater instort om de uiteindelijke structuur te vormen (zie video). Hierdoor konden de onderzoekers de eerste vergelijking maken tussen 3-D Chicxulub-kratersimulaties en de huidige structuur van de krater die door geofysische gegevens wordt onthuld.

Co-auteur Dr. Auriol Rae van de Universiteit van Freiburg zei:"Ondanks dat we begraven zijn onder bijna een kilometer sedimentair gesteente, het is opmerkelijk dat geofysische gegevens zoveel onthullen over de kraterstructuur - genoeg om de richting en hoek van de inslag te beschrijven."

De onderzoekers zeggen dat hoewel de studie ons belangrijke inzichten heeft gegeven in de dinosaurus-doemende impact, het helpt ons ook te begrijpen hoe grote kraters op andere planeten ontstaan.

Co-auteur Dr. Thomas Davison, ook van Imperial's Department of Earth Science and Engineering, zei:"Grote kraters zoals Chicxulub worden in enkele minuten gevormd, en omvatten een spectaculaire terugkaatsing van rots onder de krater. Onze bevindingen kunnen ons helpen beter te begrijpen hoe deze rebound kan worden gebruikt om details van de inslaande asteroïde te diagnosticeren."