Egy nemzetközi kutatócsoport megállapította, hogy azt a 66 millió éve bekövetkezett kozmikus katasztrófát, ami a dinoszauruszok kipusztulását előidéző eseménysort kiváltotta, egy 17 km átmérőjű kis égitestnek a lehető leghalálosabb, a látóhatárhoz képest nagy szögben történt, meredek becsapódása váltotta ki.

Ma már a kutatók egybehangzó véleménye szerint a földtörténet egyik legnagyobb kihalási eseményét, a Kréta-Harmadidőszak határán történt eseményt (röv. K-T) egy kis égitestnek – legvalószínűbben egy kisbolygónak – a bolygónkba történt becsapódása váltotta ki, illetve ez adta meg a kezdő lökést egy nagyon összetett, és időben elhúzódó kipusztulási eseménysornak. Bár a Föld történetében nem a K-T esemény volt a legkatasztrofálisabb, hanem a mintegy 245-250 millió évvel ezelőtt végbement Perm-Triász (P-Tr) eseménysor, de a K-T kihalás közvetlen következménye az volt, hogy az emlősök elterjedhettek bolygónkon. Létüket és fejlődésüket nem fenyegették a rendkívül sikeres, és hozzájuk képest nagyobb méretű dinoszauruszok. Végső soron ez adott lehetőséget az ember megjelenésére, és civilizációnk létrejöttére.

Már az 1970-es évek vége óta ismert, hogy a mexikói Yucatan-félszigeten, részben a szárazföld alatt elfedve, részben a tengerben szintén elfedve van egy mintegy 150-200 km átmérőjű gyűrűs medence. Ez egy nagy becsapódási kráter, amelyet a közeli településről Chicxulub-kráternek neveztek el, és egy 66 millió évvel ezelőtt történt becsapódás során alakult ki. Különböző mélyfúrások, geofizikai (gravimetriai, mágneses mérések), valamint geomorfológiai és kőzettani vizsgálatok alapján elkészített térképeken szépen kirajzolódnak a Chicxulub-kráter részletei. Az alábbi ábra a Chicxulub-kráter gravimetriai térképét mutatja. Megfigyelhető, hogy a központi gyűrű közepe (Peak Ring Center), a teljes kráter közepe (Crater Center), valamint a köpeny kiemelkedés közepe (Mantle Uplift Center) nem esnek egybe. Ezek a középpontok lényegében egy északkelet-délnyugati irányú vonal mentén sorakoznak, egymáshoz viszonyított elhelyezkedésük pedig a becsapódás szögétől függ. Ezek alapján meg lehet adni, hogy a becsapódó égitest a helyi függőlegeshez képest milyen szöggel érkezett.

(Imperial College London, Nature Communications 11, 2020.05.26.)

A Chicxulub-krátert és a kialakulásának részleteit ma is kutatják, ugyanis eddig csak becslések voltak arra, hogy mekkora égitest, mekkora sebességgel és milyen szögben érte el a felszínt. Ezek a paraméterek a kis égitest belső szerkezete és sűrűsége mellett alapvetőek annak megállapítására, hogy mennyi anyag dobódott ki a becsapódáskor, és ennek milyen hatásai voltak a krétakori élővilágra.

Most egy angol-amerikai-német együttműködésben elvégzett kutatás arra derített fényt, hogy milyen szögben érkezett az égitest. A kutatást Garreth Collins, az Imperial College London Földtudományi és Műszaki (Mérnöki) tanszékének professzora vezette, az eredményeket a neves Nature Communications folyóiratban tették közzé. Az együttműködésben a londoni Imperial College kutatói mellett a németországi Freiburgi Egyetem, valamint a Texasi Egyetem (Austin, TX) munkatársai vettek részt, a Nemzetközi Óceánkutatási Program és a Nemzetközi Kontinentális Tudományos Fúróprogram (IODP-ICDP Expedition 384) keretében. A vizsgálat során a Chicxulub-kráter ismert adatait egy szuperszámítógépbe táplálták be, és térbeli (3D) szimulációkat futtattak a DiRAC (Distributed Research using Advanced Computing) nagy számítási kapacitású és megbízhatóságú számítógép-rendszere segítségével. Ezt a szuperszámítógépet egyébként az Egyesült Királyságban a részecskefizikai, csillagászati és kozmológia kutatásokra használják.

A horizonttól mért becsapódási szögre 90, 60, 45 és 30 fokot vizsgáltak meg, 12 és 20 km/s közötti becsapódási sebességgel, és egy 17 km átmérőjű, köbméterenként 2630 kg átlagos sűrűségű kisbolygóval számolva. A valóságos kráter paramétereivel való legjobb egyezést a horizonthoz képest 60 fokos, vagyis igen meredek becsapódási szög adta, ami igen ritka a becsapódási események között. A földi becsapódási kráterek képződésekor a kis égitestek általában a helyi horizonttól mért mintegy 30-45 fokos szögtartományban érkeztek. A Chicxulub-kráterben a már említett eltolódott centrumok a becsapódó test érkezési irányát is kijelölik: északkeleti irányból jött, amit a számítógépes modell is megerősít. A szimuláció szerint a kráter teljes kialakulás mintegy öt perc alatt végbement. A Chicxulub-kráter formálódását végigkövető szimuláció főbb lépéseit az alábbi ábra mutatja be. A becsapódás modellezését egy videó is bemutatja, amely itt nézhető meg.

A meredek szögben érkező kisbolygó becsapódása következtében jóval több anyag került ki a légkörbe, mintha laposabb szögben érkezett volna. A becsapódás hatása így elérte a kéreg-köpeny határát, a mintegy 30 km-es mélységet is. Felforrósította, deformálta a kőzetanyagot, illetve hatásos keveredés történt a földköpeny és a földkéreg kőzeteinek anyagaiban. A Chicxulub-kráter karbonátos alapkőzetben alakult ki, és a becsapódással együtt járó magas hőmérséklet a kőzetből a földi légkört időlegesen átalakító vízpárát, több milliárd tonna ként (savas eső), és más gázokat szabadított fel. A meredek szögű becsapódás hatására nagy mennyiségben forró törmelék dobódott ki, majd hullott alá, ami felfűtötte a légkört. Az aeroszolok megakadályozták a Nap fényének felszínre jutását, nukleáris tél jelenséget létrehozva, így a fotoszintézis megszűnt, a hőmérséklet lecsökkent, a tápláléklánc összeomlott.

A meredek becsapódási szög miatt kidobódott nagy mennyiségű anyag halálos volt a földi élővilág 75 százalékára, így megtörténhetett a tömeges kihalás, fajpusztulás a K-T határon. A vizsgálatok szerint a pusztításhoz leghalálosabb szögben érkezett a kisbolygó.

Egyébként a becsapódások jelentette veszélyre intő példa volt 1994-ben a D/Shoemaker-Levy 9-üstökös darabjainak Jupiterbe történt egymás utáni becsapódása, és annak hatásai. Ezek után indult meg a Földre potenciálisan veszélyes kisbolygók intenzív felkutatása.

A földtörténeti K-T átmenetet előidéző becsapódási esemény részleteit vizsgáló nemzetközi kutatócsoport eredményeit a Nature Communications folyóiratban megjelent tanulmány ismerteti.

Forrás: csillagaszat.hu / imperial.ac.uk / nature.com

Meredek, a horizonthoz képest 60 fokos szögben érkező kisbolygó becsapódási krátere kialakulásának főbb lépései a számítógépes modell alapján. Ez a Chicxulub-kráter képződésének mai legjobb modellje. A becsapódó égitest átmérője 17 km, átlagos sűrűsége 2630 kg köbméterenként, becsapódási sebessége 12 km/s. A kráter végső alakjának kialakulása öt perc alatt végbement (Imperial College London, Nature Communications 11, 2020).