15 millas de diámetro: asteroide que formó el cráter más grande de la Tierra más grande de lo que se creía anteriormente

La nueva investigación indica que el impactador debería medir alrededor de 20 a 25 kilómetros (12,4 a 15,5 millas) y moverse a una velocidad de 15 a 20 kilómetros (9,3 a 12,4 millas) por segundo.

Investigadores de la Universidad de Rochester han creado una simulación más precisa del impacto que creó el cráter Vredefort hace dos mil millones de años.

Un impactador se precipitó hacia la Tierra hace unos dos mil millones de años, chocando contra el planeta no muy lejos de donde ahora se encuentra Johannesburgo, Sudáfrica. El impactador, probablemente un asteroide, creó lo que ahora es el cráter más grande de la Tierra. Sur la base de recherches antérieures, il est largement reconnu par les scientifiques que le cratère de Vredefort a été créé par un objet d’un diamètre d’environ 15 kilomètres (environ 9,3 miles) et d’une vitesse de 15 kilomètres par el segundo.

Sin embargo, un estudio reciente de la Universidad de Rochester sugiere que el impactador podría haber sido mucho más grande, lo que habría tenido efectos catastróficos en todo el planeta. Este estudio, que acaba de ser publicado en el Revista de investigación geofísicamejora nuestra comprensión del impacto masivo y allana el camino para simulaciones más realistas de eventos de impacto que han ocurrido en la Tierra y otros planetas tanto en el pasado como en el futuro.

“Comprender la estructura de impacto más grande que tenemos en la Tierra es fundamental”, dice Natalie Allen ’20, ahora PhD. estudiante en Universidad Johns Hopkins. Allen es la primera autora del artículo, basado en una investigación que realizó como estudiante de pregrado en Rochester con Miki Nakajima, profesor asistente de ciencias ambientales y de la tierra. “Tener acceso a la información proporcionada por una estructura como el cráter Vredefort es una gran oportunidad para probar nuestro modelo y nuestra comprensión de la evidencia geológica para que podamos comprender mejor los impactos en la Tierra y más allá”.

Un impactador, muy probablemente un asteroide, se precipitó hacia la Tierra hace unos dos mil millones de años y se estrelló contra el planeta cerca de la actual Johannesburgo, Sudáfrica. El impactador formó el cráter Vredefort, que es hoy el cráter más grande de nuestro planeta. Usando datos de simulación actualizados, los investigadores de la Universidad de Rochester descubrieron que el impactador que formó el cráter Vredefort era mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente. Crédito: Imagen del Observatorio de la Tierra de la NASA por Lauren Dauphin / Ilustración de la Universidad de Rochester por Julia Joshpe

Las simulaciones actualizadas sugieren consecuencias ‘devastadoras’

El cráter Vredefort se ha erosionado durante un período de dos mil millones de años. Por esta razón, es difícil para los científicos determinar el tamaño exacto del cráter en el momento del impacto inicial y, por lo tanto, el tamaño y la velocidad del impactador que creó el cráter.

Un objeto de 15 kilómetros (9,3 millas) de tamaño y moviéndose a una velocidad de 15 kilómetros (9,3 millas) por segundo crearía un cráter de 172 kilómetros (107 millas) de diámetro. Sin embargo, esto es significativamente más bajo que las estimaciones actuales para el cráter Vredefort. Con base en nuevas pruebas y mediciones geológicas, los científicos estiman que el diámetro original de la estructura habría sido de entre 250 y 280 kilómetros (entre 155 y 174 millas) en el momento del impacto.

Allen, Nakajima y sus colegas realizaron simulaciones para igualar el tamaño actualizado del cráter. Sus resultados mostraron que un impactador tendría que ser mucho más grande, alrededor de 20 a 25 kilómetros (12,5 a 15,5 millas), y moverse a una velocidad de 15 a 20 kilómetros (9,3 a 12,4 millas) por segundo para explicar un cráter 250 kilómetros de tamaño.

Esto significa que el impactador que formó el cráter Vredefort habría sido más grande que el asteroide que mató a los dinosaurios hace 66 millones de años, formando el cráter Chicxulub. Este impacto ha tenido efectos adversos a nivel mundial, incluido el calentamiento de los gases de efecto invernadero, incendios forestales generalizados,[{” attribute=””>acid rain, and destruction of the ozone layer, in addition to causing the Cretaceous-Paleogene extinction event that killed the dinosaurs.

If the Vredefort crater was even larger and the impact more energetic than that which formed the Chicxulub crater, the Vredefort impact may have caused even more catastrophic global consequences.

“Unlike the Chicxulub impact, the Vredefort impact did not leave a record of mass extinction or forest fires given that there were only single-cell lifeforms and no trees existed two billion years ago,” Nakajima says. “However, the impact would have affected the global climate potentially more extensively than the Chicxulub impact did.”

Dust and aerosols from the Vredefort impact would have spread across the planet and blocked sunlight, cooling the Earth’s surface, she says. “This could have had a devastating effect on photosynthetic organisms. After the dust and aerosols settled—which could have taken anywhere from hours to a decade—greenhouse gases such as carbon dioxide that were emitted from the impact would have raised the global temperature potentially by several degrees for a long period of time.”

A multi-faceted model of Vredefort crater

The simulations also allowed the researchers to study the material ejected by the impact and the distance the material traveled from the crater. They can use this information to determine the geographic locations of land masses billions of years ago. For instance, previous research determined material from the impactor was ejected to present-day Karelia, Russia. Using their model, Allen, Nakajima, and their colleagues found that, two billion years ago, the distance of the land mass containing Karelia would have been only 2,000 to 2,500 kilometers from the crater in South Africa—much closer than the two areas are today.

“It is incredibly difficult to constrain the location of landmasses long ago,” Allen says. “The current best simulations have mapped back about a billion years, and uncertainties grow larger the further back you go. Clarifying evidence such as this ejecta layer mapping may allow researchers to test their models and help complete the view into the past.”

Undergraduate research leads to the publication

The idea for this paper arose as part of a final for the course Planetary Interiors (now named Physics of Planetary Interiors), taught by Nakajima, which Allen took as a junior.

Allen says the experience of having undergraduate work result in a peer-reviewed journal article was very rewarding and helped her when applying for graduate school.

“When Professor Nakajima approached me and asked if I wanted to work together to turn it into a publishable work, it was really gratifying and validating,” Allen says. “I had formulated my own research idea, and it was seen as compelling enough to another scientist that they thought it was worth publishing!”

She adds, “This project was way outside of my usual research comfort zone, but I thought it would be a great learning experience and would force me to apply my skills in a new way. It gave me a lot of confidence in my research abilities as I prepared to go to graduate school.”

Reference: “A Revision of the Formation Conditions of the Vredefort Crater” by Natalie H. Allen, Miki Nakajima, Kai Wünnemann, Søren Helhoski and Dustin Trail, 8 August 2022, Journal of Geophysical Research Planets.
DOI: 10.1029/2022JE007186

The study was funded by the National Science Foundation.