Tajemniczy krater: krewny planetoidy, która zabiła dinozaury?

Dno oceanu jest podobno słabiej zbadane niż powierzchnia Marsa. Gdy zespół naukowców sporządził nową mapę dna morskiego i starożytnych osadów położonych pod nim, odkryto coś, co wygląda jak nieznany dotąd krater po uderzeniu planetoidy.

Krater nazwano Nadir, na cześć pobliskiego wulkanu Nadir Seamount. Co ciekawe, wydaje się on być w tym samym wieku, co bardziej znany Chicxulub, miejsce uderzenia ogromnej planetoidy pod koniec okresu kredy, około 66 milionów lat temu. Uważa się, że to właśnie to zdarzenie doprowadziło do masowej zagłady dinozaurów i wielu innych gatunków.

Uczeni zaczęli się zatem zastanawiać, czy nowo odkryty krater może być w jakiś sposób związany z kraterem Chicxulub. Jeśli zostanie to potwierdzone, znalezisko będzie miało ogromne znaczenie dla całej nauki, ponieważ będzie wówczas jednym z bardzo niewielu znanych przykładów tzw. morskich uderzeń planetoid. Już przez sam ten fakt da nam unikalny wgląd w to, co dzieje się podczas tego typu kolizji.

Krater został zidentyfikowany metodą odbicia sejsmicznego w ramach szerszego projektu mającego na celu odtworzenie procesu tektonicznego rozdzielenia się Ameryki Południowej i Afryki w epoce kredy. Odbicie sejsmiczne działa na zasadzie podobnej do sondowania ultradźwiękowego. Naukowcy wysyłają fale w kierunku dna oceanu i odbierają te, które są od niego odbijane z powrotem. Pomiar w praktyce polega na emisji fali sejsmicznej przez sztuczne źródło, a następnie rejestracji odbitych sygnałów przez czujniki drgań umieszczone na powierzchni Ziemi w różnych punktach odbioru. Drgania docierające do tych punktów są wówczas wynikiem propagacji i odbić fali sejsmicznej w głębi Ziemi, i pozwalają geofizykom i geologom zrekonstruować strukturę skał i osadów.

W trakcie przeglądania takich danych zespół biorący udział w omawianych badaniach natrafił na bardzo nietypową rzeźbę powierzchni. Wśród płaskich, warstwowych osadów Płaskowyżu Gwinejskiego, na zachód od Afryki, znajdowało się coś, co wyglądało na duży krater o średnicy nieco mniej niż 10 kilometrów i głębokości kilkuset metrów, zagrzebany pod kilkusetmetrową warstwą osadów. Sporo jego cech pasuje do tych, które zwykle przypisujemy impaktowemu pochodzeniu krateru (czyli związanemu z upadkiem dużego ciała, takiego jak planetoida). To na przykład rozmiary krateru, stosunek jego wysokości do szerokości i wysokość jego krawędzi. Co więcej, obecność chaotycznie umiejscowionych osadów poza dnem krateru również wyraźnie wskazuje na materiał wyrzucony z niego bezpośrednio po zderzeniu.

Zespół starannie rozważył inne możliwe procesy, które mogły uformować taki krater, w tym wybuch podmorskiego wulkanu. Przyczyną mogło być także gwałtowne uwolnienie się gazu spod powierzchni dna. Jednak żadna z tych możliwości nie okazała się zgodna z lokalną geologią i geometrią krateru. Po ich zidentyfikowaniu i scharakteryzowaniu opracowano zatem komputerowe modele zdarzenia, aby sprawdzić, czy możliwe będzie odtworzenie pierwotnego krateru i cech samej planetoidy oraz parametrów związanych z jej upadkiem na Ziemię. Model, który najlepiej odzwierciedla kształt krateru, wskazuje też na możliwego winowajcę: planetoidę o średnicy około 400 metrów uderzającą w ocean o głębokości około 800 metrów.

Konsekwencje zderzenia z oceanem przy takiej głębokości są katastrofalne. Spowodowałoby ono natychmiastowe wyparowanie słupa wody o grubości 800 metrów, a także samej planetoidy i znacznej ilości osadów z dna. Wielka kula ognia byłaby widoczna w odległości setek kilometrów. Fale uderzeniowe byłyby równoważne trzęsieniu ziemi o sile 6,5 lub 7 stopni, co prawdopodobnie wywołałoby podwodne osuwiska w całym regionie. Powstałby ciąg groźnych fal tsunami. Podmuch po eksplozji byłby silniejszy niż jakiekolwiek podobne zjawisko w zapisanej historii Ziemi, a uwolniona energia około tysiąc razy większa niż ta z niedawnej erupcji Tonga. Możliwe jest również, że fale ciśnienia w atmosferze jeszcze bardziej wzmocniłyby fale tsunami w większej odległości od krateru.

Jednym z najbardziej intrygujących aspektów tego krateru i zderzenia może być jednak to, że jest on mniej więcej w tym samym wieku, co krater Chicxulub (z dokładnością do miliona lat). Powstał na granicy między kredą i paleogenem, 66 milionów lat temu. Jeśli to naprawdę krater uderzeniowy, a wiele na to wskazuje, to czy może istnieć między nimi jakiś związek?

Tak mógł się uformować opisywany krater. Źródło: Uisdean Nicholson et al. / Science Advances.

Badacze sformułowali trzy hipotezy. W myśl pierwszej z nich, czyli hipotezy głównego krateru uderzeniowego, oba kratery mogły powstać w wyniku rozpadu planetoidy macierzystej, przy czym większy fragment spowodował zderzenie Chicxulub, a mniejszy utworzył krater Nadir. Jeśli tak, to szkodliwe efekty uderzenia z Chicxulub mogły zostać spotęgowane przez upadek w Nadir, zwiększając dotkliwość masowego wymierania gatunków.

Rozpad mógł też powstać w wyniku wcześniejszego bliskiego zderzenia, gdy planetoida lub kometa przeszła wystarczająco blisko Ziemi, aby doświadczyć sił grawitacyjnych wystarczająco silnych do jej rozerwania (to tzw. hipoteza młodszej siostry”). Choć jest to nieco mniej prawdopodobne w przypadku litej, skalistej planetoidy, takie rozbicie na orbicie jest niemal dokładnie tym, co stało się z kometą Shoemaker-Levy 9 po jej wejściu na orbitę Jowisza w 1994 roku. Wówczas wiele oderwanych fragmentów komety uderzyło w planetę w ciągu kilku kolejnych dni.

Jeszcze inną możliwością jest, że Nadir to część dłużej istniejącej „gromady uderzeniowej”, powstałej w wyniku kolizji w pasie planetoid nieco wcześniej w historii naszego układu. To tak zwana hipoteza małego kuzyna. Taka kolizja mogła wysłać cały deszcz planetoid do wewnętrznego Układu Słonecznego, gdzie zderzałyby się one z Ziemią i innymi planetami wewnętrznymi częściej i dłużej, być może nawet przez milion i więcej lat. Znamy już inny przykład takiego hipotetycznego zdarzenia z okresu ordowiku, sprzed ponad 400 milionów lat, gdy w krótkim czasie doszło do licznych uderzeń.

Wreszcie, podobieństwo obu kraterów może być tylko zbiegiem okoliczności. Na tę chwilę nie można definitywnie stwierdzić, że krater Nadir powstał w wyniku uderzenia planetoidy – i nie będzie to możliwe, dopóki nie pozyskamy próbek z dna krateru i nie zidentyfikujemy tam minerałów, które mogły powstać jedynie w wyniku ekstremalnych ciśnień uderzeniowych. W tym celu zespół złożył niedawno wniosek o wykonanie odwiertów w kraterze w ramach Międzynarodowego Programu Odkrywania Oceanów. Podobnie jak w przypadku hipotezy głównego krateru uderzeniowego, hipotezy młodszej siostry i kuzyna możemy przetestować jedynie poprzez dokładne datowanie krateru przy użyciu tych próbek, a także poszukiwanie innych kandydatów na kratery w podobnym wieku.

Czy takie wydarzenie może mieć ponownie miejsce w bliskiej przyszłości? Zespół twierdzi, że to mało prawdopodobne, ale rozmiar modelowej planetoidy jest bardzo podobny do rozmiaru planetoidy Bennu, znajdującej się obecnie na orbicie bliskiej Ziemi. Planetoida ta jest uważana za jeden z dwóch najbardziej niebezpiecznych obiektów w Układzie Słonecznym, z prawdopodobieństwem zderzenia z Ziemią w ciągu najbliższych kilku stuleci wynoszącym około 1 do 1750.

Czytaj więcej: