Километровый астероид, врезавшийся в Землю 66 миллионов лет назад, убил почти всех динозавров и около трех четвертей видов растений и животных планеты. Новые исследования показывают, что удар также вызвал чудовищное цунами с гигантскими волнами, которые разрушили дно океана на тысячи километров от места падения на мексиканском полуострове Юкатан.
Выводы исследователей из Мичиганского университета были опубликованы в журнале AGU Advances (DOI: 10.1029/2021AV000627). В статье исследователи представляют первое моделирование цунами после падения астероида на полуостров Юкатан. Кроме того, они проанализировали геологические записи в более чем 100 местах по всему миру и нашли доказательства, подтверждающие предсказания их моделей относительно направления и силы цунами.
— Это цунами было достаточно сильным, чтобы разрушить и уничтожить отложения в океанических бассейнах на полпути вокруг земного шара, оставив либо пробел в летописи, либо конгломерат более древних отложений, объясняет ведущий автор исследования Молли Рендж, работавшая под руководством океанографа профессора Брайана Арбика и палеоокеанографа Теда Мура.
Обзор геологической летописи был сосредоточен на морских отложениях, отложившихся непосредственно перед или сразу после столкновения с астероидом и последующего массового вымирания, закрывшего меловой период.
— Распределение эрозии, которое мы наблюдали в морских отложениях верхнемелового периода, согласуется с результатами нашей модели цунами, что повышает ее надежность, говорит Рейндж.
Невообразимая энергия
Авторы подсчитали, что начальная энергия цунами после столкновения с астероидом была в 30 000 раз больше, чем энергия цунами после землетрясения в Индийском океане в декабре 2004 года, в результате которого погибло более 230 000 человек.
Моделирование, проведенное командой, показало, что волна цунами распространилась в основном на восток и северо-восток в северную часть Атлантического океана, а также на юго-запад через Центральноамериканский канал (который раньше разделял Северную и Южную Америку) в южную часть Тихого океана.
В этих бассейнах и некоторых прилегающих районах скорость подводных течений, вероятно, превышала 20 сантиметров в секунду. Этого достаточно, чтобы размыть мелкозернистые отложения на морском дне.
Напротив, Южная Атлантика, северная часть Тихого океана, Индийский океан и регион, который сейчас является Средиземноморьем, были в значительной степени защищены от самых сильных ударов цунами, согласно моделированию, проведенному командой. В этих местах смоделированные скорости течения, вероятно, были меньше порогового значения 20 см/с.
120 геологических записей
Мур проанализировал опубликованные записи со 120 пограничных участков. Большинство отложений были получены из кернов, собранных в ходе научных проектов по бурению океана. — Мы нашли подтверждение в геологической летописи для предсказанных областей максимального воздействия цунами», — сказал профессор Арбик.
Оказалось, что отложения от удара цунами были обнаружены на восточных берегах островов Новой Зеландии, которые находятся на расстоянии более 12 000 километров от места удара в Юкатане. Сильно нарушенные и неполные новозеландские отложения первоначально считались результатом местной тектонической активности. Однако, учитывая возраст отложений и их расположение непосредственно на смоделированном пути цунами, исследовательская группа подозревает другое происхождение.
— Эти отложения являются свидетельством воздействия цунами, и это, пожалуй, самое красноречивое подтверждение глобального значения события, говорит Рейндж.
Программное обеспечение для моделирования цунами
В части исследования, посвященной моделированию цунами, использовался алгоритм, который имитировал хаотичные первые 10 минут события, включающие удар, образование кратера и зарождение цунами. Эта работа была выполнена соавтором Брэндоном Джонсоном из Университета Пердью.
Основываясь на результатах предыдущих исследований, ученые предположили, что астероид имел диаметр 14 километров, двигался со скоростью 12 километров в секунду и ударился о гранитную кору, покрытую толстым слоем осадочных пород и мелководьем океана, образовав кратер шириной около 100 километров и выбросив в атмосферу плотные облака сажи и пыли.
Через две с половиной минуты после удара астероида завеса из выброшенного материала и воды ненадолго образовала 4,5-километровую стену, которая расступилась, когда выброшенный материал упал обратно на Землю.
Через десять минут после падения астероида на Юкатан, в 220 километрах от места столкновения, образовалась 1,5-километровая кольцеобразная волна цунами, которая начала распространяться по океану во всех направлениях.
Вышеуказанные данные были введены в две модели распространения цунами, MOM6 и MOST, для отслеживания гигантских волн через океан. Обе симуляции дали практически одинаковые результаты.
Согласно моделированию команды:
- Через час после удара цунами распространилось за пределы Мексиканского залива и вышло в Северную Атлантику;
- через четыре часа после удара волны переместились в Тихий океан;
- Через двадцать четыре часа после удара волны пересекли большую часть Тихого океана на востоке и большую часть Атлантики на западе и вошли в Индийский океан с обеих сторон;
- через 48 часов после столкновения значительные волны цунами достигли большинства мировых побережий;
- В исследовании ученые не пытались оценить масштабы затопления прибрежной зоны, вызванного цунами.
Однако их модели показывают, что высота волн в открытом океане в Мексиканском заливе превысила бы 100 метров, а когда цунами подошло к прибрежным районам Северной Атлантики и части тихоокеанского побережья Южной Америки, волны достигали 10 метров.
Планируются дальнейшие исследования для моделирования масштабов затопления прибрежных районов по всему миру.
