Dinosaur-dræbende asteroide udløste en global tsunami, der gennemsøgte havbunden tusindvis af kilometer fra nedslagsstedet

Den miles brede asteroide, der ramte Jorden for 66 millioner år siden, udslettede næsten alle dinosaurerne og omkring tre fjerdedele af planetens plante- og dyrearter.

Det udløste også en monstrøs tsunami med milehøje bølger, der gennemsøgte havbunden tusindvis af kilometer fra nedslagsstedet på Mexicos Yucatan-halvø, ifølge en ny University of Michigan-ledet undersøgelse.

Undersøgelsen, planlagt til onlinepublicering 4. oktober i tidsskriftet AGU Advances , præsenterer den første globale simulering af Chicxulub-tsunamien, der bliver offentliggjort i et peer-reviewed videnskabeligt tidsskrift. Derudover gennemgik UM-forskere den geologiske rekord på mere end 100 steder verden over og fandt beviser, der understøtter deres modellers forudsigelser om tsunamiens vej og kraft.

"Denne tsunami var stærk nok til at forstyrre og erodere sedimenter i havbassiner halvvejs rundt om kloden, hvilket efterlod enten et hul i de sedimentære optegnelser eller et virvar af ældre sedimenter," sagde hovedforfatter Molly Range, der udførte modelundersøgelsen til en masterafhandling under UM fysisk oceanograf og studie medforfatter Brian Arbic og UM palæoceanograf og studie medforfatter Ted Moore.

Gennemgangen af ​​den geologiske optegnelse fokuserede på "grænsesektioner", marine sedimenter aflejret lige før eller lige efter asteroide-nedslaget og den efterfølgende K-Pg-masseudryddelse, som lukkede kridtperioden.

"Fordelingen af ​​erosion og afbrydelser, som vi observerede i de øverste havsedimenter fra Kridttiden er i overensstemmelse med vores modelresultater, hvilket giver os mere tillid til modelforudsigelserne," sagde Range, der startede projektet som en bachelor i Arbics laboratorium i Institut for Jord- og Miljøvidenskab.

Undersøgelsens forfattere beregnede, at den oprindelige energi i tsunamien var op til 30.000 gange større end energien i tsunamien ved jordskælvet i Det Indiske Ocean i december 2004, som dræbte mere end 230.000 mennesker og er en af ​​de største tsunamier i den moderne rekord.

Holdets simuleringer viser, at tsunamien hovedsagelig udstrålede mod øst og nordøst ind i det nordlige Atlanterhav og mod sydvest gennem den mellemamerikanske søvej (som plejede at adskille Nordamerika og Sydamerika) ind i det sydlige Stillehav.

I disse bassiner og i nogle tilstødende områder oversteg undersøiske strømhastigheder sandsynligvis 20 centimeter pr. sekund (0,4 mph), en hastighed, der er stærk nok til at erodere finkornede sedimenter på havbunden.

I modsætning hertil var det sydlige Atlanterhav, det nordlige Stillehav, Det Indiske Ocean og den region, der i dag er Middelhavet, stort set beskyttet mod de stærkeste virkninger af tsunamien, ifølge holdets simulering. På disse steder var de modellerede strømhastigheder sandsynligvis mindre end tærsklen på 20 cm/sek.

Til gennemgangen af ​​den geologiske optegnelse analyserede UM's Moore offentliggjorte registreringer af 165 marine grænsesektioner og var i stand til at opnå brugbar information fra 120 af dem. De fleste af sedimenterne kom fra kerner indsamlet under videnskabelige havboreprojekter.

Nordatlanten og det sydlige Stillehav havde de færreste lokaliteter med komplette, uafbrudte K-Pg-grænsesedimenter. I modsætning hertil blev det største antal komplette K-Pg-grænsesektioner fundet i det sydlige Atlanterhav, det nordlige Stillehav, Det Indiske Ocean og Middelhavet.

"Vi fandt bekræftelse i den geologiske rekord for de forudsagte områder med maksimal påvirkning i det åbne hav," sagde Arbic, professor i jord- og miljøvidenskab, der overvågede projektet. "De geologiske beviser styrker bestemt papiret."

Af særlig betydning, ifølge forfatterne, er udspring af K-Pg-grænsen på den østlige kyst af New Zealands nord- og sydøer, som er mere end 12.000 kilometer (7.500 miles) fra Yucatan-nedslagsstedet.

De stærkt forstyrrede og ufuldstændige New Zealand-sedimenter, kaldet olistostromale aflejringer, blev oprindeligt anset for at være resultatet af lokal tektonisk aktivitet. Men i betragtning af aflejringernes alder og deres placering direkte i den modellerede vej af Chicxulub-tsunamien, har det U-M-ledede forskerhold mistanke om en anden oprindelse.

"Vi føler, at disse aflejringer registrerer virkningerne af tsunamien, og dette er måske den mest sigende bekræftelse af den globale betydning af denne begivenhed," sagde Range.

Modelleringsdelen af ​​undersøgelsen brugte en to-trins strategi. For det første simulerede et stort computerprogram kaldet en hydrokode de kaotiske første 10 minutter af begivenheden, som omfattede nedslaget, kraterdannelsen og igangsættelsen af ​​tsunamien. Dette arbejde blev udført af medforfatter Brandon Johnson fra Purdue University.

Baseret på resultaterne af tidligere undersøgelser modellerede forskerne en asteroide, der var 14 kilometer (8,7 miles) i diameter og bevægede sig med 12 kilometer i sekundet (27.000 mph). Det ramte granitisk skorpe overlejret af tykke sedimenter og lavt havvand, sprængte et omkring 100 kilometer bredt (62 mile bredt) krater og slyngede tætte skyer af sod og støv ud i atmosfæren.

To et halvt minut efter at asteroiden ramte, skubbede et gardin af udstødt materiale en vandvæg udad fra nedslagsstedet og dannede kortvarigt en 4,5 kilometer høj (2,8 mil høj) bølge, der aftog, da udkastet faldt tilbage til Jorden.

Ti minutter efter, at projektilet ramte Yucatan, og 220 kilometer (137 miles) fra nedslagspunktet, begyndte en 1,5 kilometer høj (0,93 miles høj) tsunamibølge – ringformet og udadgående – at feje hen over hav i alle retninger ifølge U-M-simuleringen.

Efter 10 minutter blev resultaterne af Johnsons iSALE-hydrokodesimuleringer indlæst i to tsunami-udbredelsesmodeller, MOM6 og MOST, for at spore de gigantiske bølger over havet. MOM6 er blevet brugt til at modellere tsunamier i det dybe hav, og NOAA bruger MOST-modellen operationelt til tsunamiudsigter på sine tsunamivarslingscentre.

"Det store resultat her er, at to globale modeller med forskellige formuleringer gav næsten identiske resultater, og de geologiske data om komplette og ufuldstændige sektioner er i overensstemmelse med disse resultater," sagde Moore, professor emeritus i jord- og miljøvidenskab. "Modellerne og verifikationsdataene passer fint sammen."

Ifølge holdets simulering:

• En time efter nedslaget havde tsunamien spredt sig uden for Den Mexicanske Golf og ind i Nordatlanten.
• Fire timer efter nedslaget var bølgerne passeret gennem den mellemamerikanske søvej og ind i Stillehavet.
• Fireogtyve timer efter nedslaget havde bølgerne krydset det meste af Stillehavet fra øst og det meste af Atlanterhavet fra vest og kommet ind i Det Indiske Ocean fra begge sider.
• Inden for 48 timer efter nedslaget havde betydelige tsunamibølger nået de fleste af verdens kyster.

For det aktuelle studie forsøgte forskerne ikke at estimere omfanget af kystoversvømmelser forårsaget af tsunamien.

Deres modeller indikerer dog, at bølgehøjder på åbent hav i Den Mexicanske Golf ville have overskredet 100 meter (328 fod), med bølgehøjder på mere end 10 meter (32,8 fod), da tsunamien nærmede sig nordatlantiske kystområder og dele af syd. Amerikas Stillehavskyst.

Efterhånden som tsunamien nærmede sig disse kyster og stødte på lavt bundvand, ville bølgehøjderne være steget dramatisk gennem en proces, der kaldes stime. Nuværende hastigheder ville have overskredet tærsklen på 20 centimeter pr. sekund for de fleste kystområder verden over.

"Afhængig af kystens geometrier og de fremadskridende bølger vil de fleste kystområder blive oversvømmet og eroderet til en vis grad," ifølge undersøgelsens forfattere. "Enhver historisk dokumenteret tsunamier blegner i sammenligning med en sådan global påvirkning."

En opfølgende undersøgelse er planlagt til at modellere omfanget af kystoversvømmelser på verdensplan, sagde Arbic. Denne undersøgelse vil blive ledet af Vasily Titov fra National Oceanic and Atmospheric Administration's Pacific Marine Environmental Lab, som er medforfatter af AGU Advances papir. + Udforsk yderligere

Globale tsunamier drevet af undersøiske vulkanudbrud