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Cerca de dois bilhões de anos atrás, um pêndulo foi lançado em direção à Terra, colidindo com o planeta em uma área perto da atual Joanesburgo, na África do Sul. O impactor – provavelmente um asteróide – formou o que é hoje a maior cratera do nosso planeta. Os cientistas aceitaram amplamente, com base em pesquisas anteriores, que a estrutura de impacto, conhecida como cratera Vredefort, foi formada por um objeto de cerca de 15 quilômetros (aproximadamente 9,3 milhas) de diâmetro que viajava a uma velocidade de 15 quilômetros por segundo.
Mas, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Rochester, o impactor pode ter sido muito maior – e teria consequências devastadoras em todo o planeta. Essa pesquisa, publicada no Jornal de Pesquisa Geofísicafornece uma compreensão mais precisa do grande impacto e permitirá que os pesquisadores simulem melhor os eventos de impacto na Terra e em outros planetas, tanto no passado quanto no futuro.
“Compreender a maior estrutura de impacto que temos na Terra é fundamental”, diz Natalie Allen ’20, agora estudante de doutorado na Universidade John Hopkins. Allen é a primeira autora do artigo, baseado em uma pesquisa que ela conduziu como estudante de graduação em Rochester com Miki Nakajima, professora assistente de ciências da Terra e ambientais. “Ter acesso às informações fornecidas por uma estrutura como a cratera Vredefort é uma ótima oportunidade para testar nosso modelo e nossa compreensão das evidências geológicas para que possamos entender melhor os impactos na Terra e além”.
Simulações atualizadas sugerem consequências ‘devastadoras’
Ao longo de dois bilhões de anos, a cratera Vredefort sofreu erosão. Isso torna difícil para os cientistas estimar diretamente o tamanho da cratera no momento do impacto original e, portanto, o tamanho e a velocidade do impactor que formou a cratera.
Um objeto com 15 quilômetros de tamanho e viajando a uma velocidade de 15 quilômetros por segundo produziria uma cratera com cerca de 172 quilômetros de diâmetro. No entanto, isso é muito menor do que as estimativas atuais para a cratera Vredefort. Essas estimativas atuais são baseadas em novas evidências geológicas e medições que estimam que o diâmetro original da estrutura teria sido entre 250 e 280 quilômetros (aproximadamente 155 e 174 milhas) durante o tempo do impacto.
Allen, Nakajima e seus colegas realizaram simulações para corresponder ao tamanho atualizado da cratera. Seus resultados mostraram que um impactor teria que ser muito maior – cerca de 20 a 25 quilômetros – e viajar a uma velocidade de 15 a 20 quilômetros por segundo para explicar uma cratera de 250 quilômetros de tamanho.
Isso significa que o impactor que formou a cratera Vredefort teria sido maior que o asteroide que matou os dinossauros há 66 milhões de anos, formando a cratera Chicxulub. Esse impacto teve efeitos prejudiciais globalmente, incluindo aquecimento de estufas, incêndios florestais generalizados, chuva ácida e destruição da camada de ozônio, além de causar o evento de extinção Cretáceo-Paleogeno que matou os dinossauros.
Se a cratera de Vredefort foi ainda maior e o impacto mais energético do que o que formou a cratera de Chicxulub, o impacto de Vredefort pode ter causado consequências globais ainda mais catastróficas.
“Ao contrário do impacto de Chicxulub, o impacto de Vredefort não deixou um registro de extinção em massa ou incêndios florestais, uma vez que havia apenas formas de vida unicelulares e nenhuma árvore existia há dois bilhões de anos”, diz Nakajima. “No entanto, o impacto teria afetado o clima global potencialmente mais extensivamente do que o impacto de Chicxulub.”
Poeira e aerossóis do impacto de Vredefort teriam se espalhado pelo planeta e bloqueado a luz solar, resfriando a superfície da Terra, diz ela. “Isso poderia ter um efeito devastador sobre os organismos fotossintéticos. Depois que a poeira e os aerossóis se estabeleceram – o que poderia levar de horas a uma década – gases de efeito estufa, como dióxido de cardo, que foram emitidos pelo impacto teriam aumentado a temperatura global. potencialmente em vários graus por um longo período de tempo.”
Um modelo multifacetado da cratera Vredefort
As simulações também permitiram aos pesquisadores estudar o material ejetado pelo impacto e a distância que o material percorreu da cratera. Eles podem usar essas informações para determinar as localizações geográficas de massas de terra bilhões de anos atrás. Por exemplo, pesquisas anteriores determinaram que o material do impactor foi ejetado para a atual Carélia, na Rússia. Usando seu modelo, Allen, Nakajima e seus colegas descobriram que, dois bilhões de anos atrás, a distância da massa de terra contendo Carélia teria sido de apenas 2.000 a 2.500 quilômetros da cratera na África do Sul – muito mais perto do que as duas áreas estão. hoje.
“É incrivelmente difícil restringir a localização de massas de terra há muito tempo”, diz Allen. “As melhores simulações atuais mapearam cerca de um bilhão de anos atrás, e as incertezas aumentam quanto mais você retrocede. Evidências mais claras, como esse mapeamento da camada de material ejetado, podem permitir que os pesquisadores testem seus modelos e ajudem a completar a visão do passado.”
Pesquisa de graduação leva à publicação
A ideia para este trabalho surgiu como parte de uma final do curso Planetary Interiors (agora chamado Physics of Planetary Interiors), ministrado por Nakajima, que Allen fez quando era calouro.
Allen diz que a experiência de ter um trabalho de graduação resultando em um artigo de jornal revisado por pares foi muito gratificante e a ajudou a se candidatar à pós-graduação.
“Quando o professor Nakajima se aproximou de mim e perguntou se eu queria trabalhar juntos para transformá-lo em um trabalho publicável, foi realmente gratificante e validador”, diz Allen. “Eu formulei minha própria ideia de pesquisa, e ela foi vista como convincente o suficiente para outro cientista que eles acharam que valia a pena publicar!”
Ela acrescenta: “Este projeto estava muito fora da minha zona de conforto de pesquisa habitual, mas achei que seria uma ótima experiência de aprendizado e me forçaria a aplicar minhas habilidades de uma nova maneira. Isso me deu muita confiança em minhas habilidades de pesquisa enquanto me preparava para ir para a pós-graduação.”
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