Новое исследование в Имперском колледже Лондона выявило, что астероид, который обрек динозавров на поражение ударил по Земле под «самым смертоносным» углом. Моделирование показало, что астероид ударил Землю под углом около 60 градусов, что максимизировало количество изменяющих климат газов, выбрасываемых в верхние слои атмосферы. Такой удар, вероятно, вызвал выбросы миллиардов тонн серы, блокировав Солнце и вызвав ядерную зиму, в которой погибли динозавры и 75 процентов жизни на Земле 66 миллионов лет назад.

Новые модели, основанные на комбинации трехмерного численного моделирования удара и геофизических данных с места удара, являются первыми в мире полностью трехмерными моделированиями, воспроизводящими все событие - от первоначального удара до момента формирования окончательного кратера, который теперь известный как Чикшулуб (Чиксулуб). Моделирование проводилось на высокопроизводительной вычислительной установке DiRAC Совета по науке и технологиям (STFC).

Ведущий исследователь профессор Гарет Коллинз из Департамента наук о Земле и инженерии Империала сказал: "Для динозавров наихудший сценарий - именно то, что произошло. Удар астероида выпустил в атмосферу невероятное количество изменяющих климат газов, что вызвало цепь событий, которая привела к вымиранию динозавров, что, вероятно, было усугублено тем, что она ударила по одному из самых смертоносных возможных углов.

Наше моделирование дает убедительные доказательства того, что астероид ударил под крутым углом, возможно, на 60 градусов над горизонтом, и приблизился к своей цели с северо-востока. Мы знаем, что это был один из худших сценариев для летальности при ударе, потому что он выбрасывал в верхние слои атмосферы более опасный мусор и рассеивал его повсюду - то, что привело к ядерной зиме".

Верхние слои земли вокруг кратера Чикшулуб в современной Мексике содержат большое количество воды, а также пористые карбонатные и эвапоритовые породы. При нагревании и нарушении воздействия эти породы разлагались, выбрасывая в атмосферу огромное количество углекислого газа, серы и водяного пара.

Сера была особенно опасна, так как она быстро образует аэрозоли - крошечные частицы, которые блокировали бы солнечные лучи, останавливая фотосинтез в растениях и быстро охлаждая климат. Это в конечном итоге способствовало массовому вымиранию, унесшему жизни 75 процентов живых организмов на Земле.

Ученые изучили форму и подповерхностную структуру кратера, используя геофизические данные для моделирования, который помог диагностировать угол и направление удара. Их анализ был также основан на недавних результатах бурения в кратере шириной 200 км, в котором были обнаружены породы, содержащие свидетельства экстремальных сил, создаваемых воздействием.

Ключевым моментом в диагностике угла и направления удара было соотношение между центром кратера, центром пикового кольца - кольцом гор, сделанных из сильно трещиноватой породы внутри края кратера, - и центром плотных поднятых мантийных пород, некоторые 30 км под кратером.

В Чиксулубе эти центры выровнены в направлении юго-запад-северо-восток, с центром кратера между центрами пикового кольца и подъема мантии. Трехмерное моделирование кратера под углом 60 градусов воспроизвело эти наблюдения почти точно.

Моделирование реконструировало формирование кратера в беспрецедентных деталях и дает нам больше подсказок относительно того, как формируются самые большие кратеры на Земле. Предыдущие полностью трехмерные моделирования воздействия охватывали только ранние стадии, которые включают в себя создание глубокого чашеобразного отверстия в коре, известного как переходный кратер, и выброс камней, воды и осадков в атмосферу.

Эти моделирования являются первыми, которые продолжаются после этой промежуточной точки в формировании кратера и воспроизводят заключительную стадию формирования кратера, в которой переходный кратер разрушается, чтобы сформировать окончательную структуру. Это позволило исследователям провести первое сравнение между трехмерным моделированием кратера Чиксулуб и современной структурой кратера, выявленной по геофизическим данным.

Соавтор исследования доктор Ауриол Рей из Университета Фрайбурга сказал: "Несмотря на то, что он похоронен под почти километром осадочных пород, замечательно, что геофизические данные так много раскрывают о структуре кратера - достаточно, чтобы описать направление и угол удара".

Ученые говорят, что, хотя исследование дало нам важную информацию о воздействии динозавров, оно также помогает нам понять, как образуются крупные кратеры на других планетах.

Соавтор исследования доктор Томас Дэвисон, также из Департамента наук о Земле и инженерных наук Империала, сказал: "Большие кратеры, такие как Чиксулуб, образуются в считанные минуты и включают в себя впечатляющий отскок породы под кратером. Наши результаты могут помочь продвинуть наш понимание того, как этот отскок можно использовать для диагностики деталей удара астероида".