Perturbación modelada de la altura de la superficie del mar del tsunami, en metros, cuatro horas después del impacto del asteroide. Esta imagen muestra los resultados del modelo MOM6, uno de los dos modelos de propagación de tsunamis utilizados en el estudio dirigido por la Universidad de Michigan. Crédito:de Range et al. en Anticipos AGU , 2022.
El asteroide de millas de ancho que golpeó la Tierra hace 66 millones de años acabó con casi todos los dinosaurios y aproximadamente tres cuartas partes de las especies de plantas y animales del planeta.
También desencadenó un monstruoso tsunami con olas de una milla de altura que barrieron el fondo del océano a miles de millas del lugar del impacto en la Península de Yucatán en México, según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Michigan.
El estudio, cuya publicación en línea está programada para el 4 de octubre en la revista AGU Advances , presenta la primera simulación global del tsunami de impacto de Chicxulub que se publicará en una revista científica revisada por pares. Además, los investigadores de la U-M revisaron el registro geológico en más de 100 sitios en todo el mundo y encontraron evidencia que respalda las predicciones de sus modelos sobre la trayectoria y la potencia del tsunami.
"Este tsunami fue lo suficientemente fuerte como para perturbar y erosionar los sedimentos en las cuencas oceánicas del otro lado del mundo, dejando un vacío en los registros sedimentarios o un revoltijo de sedimentos más antiguos", dijo la autora principal Molly Range, quien realizó el estudio de modelado para una tesis de maestría. bajo el oceanógrafo físico de la UM y coautor del estudio Brian Arbic y el paleoceanógrafo de la UM y coautor del estudio Ted Moore.
La revisión del registro geológico se centró en las "secciones límite", los sedimentos marinos depositados justo antes o justo después del impacto del asteroide y la subsiguiente extinción masiva de K-Pg, que cerró el Período Cretácico.
"La distribución de la erosión y los hiatos que observamos en los sedimentos marinos del Cretácico superior son consistentes con los resultados de nuestro modelo, lo que nos da más confianza en las predicciones del modelo", dijo Range, quien comenzó el proyecto como estudiante universitario en el laboratorio de Arbic en el Departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra.
Los autores del estudio calcularon que la energía inicial del impacto del tsunami fue hasta 30 000 veces mayor que la energía del terremoto del Océano Índico de diciembre de 2004, que mató a más de 230 000 personas y es uno de los tsunamis más grandes de la historia moderna.
Las simulaciones del equipo muestran que el impacto del tsunami irradió principalmente hacia el este y el noreste hacia el Océano Atlántico Norte, y hacia el suroeste a través de la Vía Marítima Centroamericana (que solía separar América del Norte y América del Sur) hacia el Océano Pacífico Sur.
En esas cuencas y en algunas áreas adyacentes, las velocidades de las corrientes submarinas probablemente superaron los 20 centímetros por segundo (0,4 mph), una velocidad que es lo suficientemente fuerte como para erosionar los sedimentos de grano fino en el lecho marino.
En contraste, el Atlántico Sur, el Pacífico Norte, el Océano Índico y la región que hoy es el Mediterráneo estuvieron en gran parte protegidos de los efectos más fuertes del tsunami, según la simulación del equipo. En esos lugares, las velocidades actuales modeladas probablemente eran inferiores al umbral de 20 cm/seg.
Para la revisión del registro geológico, Moore de la U-M analizó registros publicados de 165 secciones de límites marinos y pudo obtener información útil de 120 de ellos. La mayoría de los sedimentos provenían de núcleos recolectados durante proyectos científicos de perforación oceánica.
El Atlántico Norte y el Pacífico Sur tenían la menor cantidad de sitios con sedimentos límite K-Pg completos e ininterrumpidos. Por el contrario, la mayor cantidad de secciones completas del límite K-Pg se encontraron en el Atlántico Sur, el Pacífico Norte, el Océano Índico y el Mediterráneo.
"Encontramos corroboración en el registro geológico de las áreas previstas de máximo impacto en el océano abierto", dijo Arbic, profesor de ciencias ambientales y de la tierra que supervisó el proyecto. "La evidencia geológica definitivamente fortalece el documento".
De especial importancia, según los autores, son los afloramientos del límite K-Pg en las costas orientales de las islas norte y sur de Nueva Zelanda, que se encuentran a más de 12 000 kilómetros (7500 millas) del lugar del impacto en Yucatán.
Originalmente se pensó que los sedimentos de Nueva Zelanda, fuertemente perturbados e incompletos, llamados depósitos olistoestromales, eran el resultado de la actividad tectónica local. Pero dada la edad de los depósitos y su ubicación directamente en la ruta modelada del tsunami de impacto de Chicxulub, el equipo de investigación dirigido por la U-M sospecha un origen diferente.
"Creemos que estos depósitos están registrando los efectos del tsunami de impacto, y esta es quizás la confirmación más contundente de la importancia global de este evento", dijo Range.
La parte de modelado del estudio utilizó una estrategia de dos etapas. Primero, un gran programa de computadora llamado hidrocódigo simuló los caóticos primeros 10 minutos del evento, que incluyeron el impacto, la formación del cráter y el inicio del tsunami. Ese trabajo fue realizado por el coautor Brandon Johnson de la Universidad de Purdue.
Con base en los hallazgos de estudios previos, los investigadores modelaron un asteroide que tenía 14 kilómetros (8,7 millas) de diámetro y se movía a 12 kilómetros por segundo (27,000 mph). Golpeó una corteza granítica cubierta por sedimentos gruesos y aguas oceánicas poco profundas, abrió un cráter de aproximadamente 100 kilómetros de ancho (62 millas de ancho) y expulsó densas nubes de hollín y polvo a la atmósfera.
Dos minutos y medio después del impacto del asteroide, una cortina de material expulsado empujó una pared de agua hacia afuera del lugar del impacto, formando brevemente una ola de 4,5 kilómetros de altura (2,8 millas de altura) que se calmó cuando la eyección volvió a caer. Tierra.
Diez minutos después de que el proyectil impactara en Yucatán y a 220 kilómetros (137 millas) del punto de impacto, una ola de tsunami de 1,5 kilómetros de altura (0,93 millas de altura), en forma de anillo y que se propagaba hacia el exterior, comenzó a barrer el océano en todas las direcciones, según la simulación de la U-M.
Amplitud máxima de la ola de tsunami, en centímetros, tras el impacto de un asteroide hace 66 millones de años. Crédito:de Range et al. en Anticipos AGU , 2022.
En la marca de 10 minutos, los resultados de las simulaciones de hidrocódigo iSALE de Johnson se ingresaron en dos modelos de propagación de tsunamis, MOM6 y MOST, para rastrear las olas gigantes a través del océano. MOM6 se ha utilizado para modelar tsunamis en las profundidades del océano, y NOAA utiliza el modelo MOST de forma operativa para los pronósticos de tsunamis en sus Centros de Alerta de Tsunami.
"El gran resultado aquí es que dos modelos globales con diferentes formulaciones dieron resultados casi idénticos, y los datos geológicos en secciones completas e incompletas son consistentes con esos resultados", dijo Moore, profesor emérito de ciencias ambientales y de la tierra. "Los modelos y los datos de verificación coinciden muy bien".
Según la simulación del equipo:
Para el estudio actual, los investigadores no intentaron estimar el alcance de las inundaciones costeras causadas por el tsunami.
Sin embargo, sus modelos indican que las alturas de las olas en mar abierto en el Golfo de México habrían superado los 100 metros (328 pies), con alturas de olas de más de 10 metros (32,8 pies) a medida que el tsunami se acercaba a las regiones costeras del Atlántico Norte y partes del Sur. Costa del Pacífico de Estados Unidos.
A medida que el tsunami se acercaba a esas costas y se encontraba con aguas de fondo poco profundas, la altura de las olas habría aumentado drásticamente a través de un proceso llamado formación de bancos. Las velocidades actuales habrían superado el umbral de 20 centímetros por segundo para la mayoría de las zonas costeras del mundo.
"Dependiendo de las geometrías de la costa y las olas que avanzan, la mayoría de las regiones costeras se inundarían y erosionarían hasta cierto punto", según los autores del estudio. "Cualquier tsunami históricamente documentado palidece en comparación con tal impacto global".
Se planea un estudio de seguimiento para modelar el alcance de las inundaciones costeras en todo el mundo, dijo Arbic. Ese estudio será dirigido por Vasily Titov del Laboratorio Ambiental Marino del Pacífico de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, quien es coautor de AGU Advances papel. Tsunamis globales provocados por erupciones volcánicas submarinas
