05/10/2022 - 10:24
O asteroide de quilômetros de largura que atingiu a Terra há 66 milhões de anos eliminou quase todos os dinossauros e cerca de três quartos das espécies de plantas e animais do planeta. Ele também desencadeou um tsunami monstruoso com ondas de quilômetros de altura que varreram o fundo do oceano a milhares de quilômetros do local do impacto na Península de Yucatán, no México, de acordo com um novo estudo liderado pela Universidade de Michigan (EUA) e publicado online na revista AGU Advances.
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A pesquisa apresenta a primeira simulação global do tsunami de impacto de Chicxulub a ser publicada em uma revista científica revisada por pares. Além disso, os pesquisadores da Universidade de Michigan revisaram o registro geológico em mais de 100 locais em todo o mundo e encontraram evidências que apoiam as previsões de seus modelos sobre o caminho e a força do tsunami.
“Este tsunami foi forte o suficiente para perturbar e erodir sedimentos em bacias oceânicas do outro lado do globo, deixando uma lacuna nos registros sedimentares ou uma confusão de sedimentos mais antigos”, disse a autora principal Molly Range, que conduziu o estudo de modelagem para uma tese de mestrado sob a orientação de Brian Arbic, oceanógrafo físico, e Ted Moore, paleoceanógrafo, ambos da Universidade de Michigan e coautores do estudo.
Impacto assombroso
A revisão do registro geológico concentrou-se em “seções de fronteira”, sedimentos marinhos depositados pouco antes ou logo após o impacto do asteroide e a subsequente extinção em massa K-Pg, que encerrou o Período Cretáceo.
“A distribuição da erosão e hiatos que observamos nos sedimentos marinhos do Cretáceo Superior são consistentes com os resultados do nosso modelo, o que nos dá mais confiança nas previsões do modelo”, disse Range, que iniciou o projeto como estudante de graduação no laboratório da Arbic no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais da Universidade de Michigan.
Os autores do estudo calcularam que a energia inicial do tsunami foi até 30 mil vezes maior do que a energia do tsunami de dezembro de 2004 no Oceano Índico, que matou mais de 230 mil pessoas e é um dos maiores tsunamis do registro moderno.
As simulações da equipe mostram que o impacto do tsunami irradiou-se principalmente para o leste e nordeste no Oceano Atlântico Norte e para o sudoeste, através do Mar da América Central (que costumava separar a América do Norte e a América do Sul), no Oceano Pacífico Sul. Nessas bacias e em algumas áreas adjacentes, as velocidades das correntes submarinas provavelmente ultrapassaram 20 centímetros por segundo, velocidade forte o suficiente para erodir sedimentos de grãos finos no fundo do mar.
Em contraste, o Atlântico Sul, o Pacífico Norte, o Oceano Índico e a região que hoje é o Mediterrâneo foram amplamente protegidos dos efeitos mais fortes do tsunami, de acordo com a simulação da equipe. Nesses locais, as velocidades de corrente modeladas provavelmente eram menores que o limite de 20 cm/s.
Evidências encontradas
Para a revisão do registro geológico, Moore analisou os registos publicados de 165 seções de fronteiras marítimas e conseguiu obter informações úteis de 120 delas. A maioria dos sedimentos veio de testemunhos coletados durante projetos científicos de perfuração oceânica.
O Atlântico Norte e o Pacífico Sul tiveram o menor número de locais com sedimentos de fronteira K-Pg completos e ininterruptos. Em contraste, o maior número de seções completas de fronteira K-Pg foi encontrado no Atlântico Sul, Pacífico Norte, Oceano Índico e Mediterrâneo.
“Encontramos corroboração no registro geológico para as áreas previstas de impacto máximo em mar aberto”, disse Arbic. “A evidência geológica definitivamente fortalece o papel.”
De especial significado, de acordo com os autores, são os afloramentos da fronteira K-Pg nas costas orientais das ilhas norte e sul da Nova Zelândia, que estão a mais de 12 mil quilômetros do local de impacto no Yucatán.
Os sedimentos fortemente perturbados e incompletos da Nova Zelândia, chamados depósitos olistoestromais, foram originariamente considerados resultado da atividade tectônica local. Mas, dada a idade dos depósitos e sua localização diretamente no caminho modelado do tsunami de impacto de Chicxulub, a equipe de pesquisa suspeita de uma origem diferente. “Sentimos que esses depósitos estão registrando os efeitos do tsunami de impacto, e esta é talvez a confirmação mais reveladora do significado global deste evento”, disse Range.
Estratégia de modelagem
A parte de modelagem do estudo usou uma estratégia de dois estágios. Primeiramente, um grande programa de computador chamado hidrocódigo simulou os primeiros 10 minutos caóticos do evento, que incluiu o impacto, a formação da cratera e o início do tsunami. Esse trabalho foi conduzido pelo coautor Brandon Johnson, da Universidade Purdue (EUA).
Com base nas descobertas de estudos anteriores, os pesquisadores modelaram um asteroide que tinha 14 quilômetros de diâmetro, movendo-se a 12 quilômetros por segundo. Ele atingiu uma crosta granítica coberta por sedimentos espessos e águas oceânicas rasas, formando uma cratera de aproximadamente 100 quilômetros de largura e ejetando densas nuvens de fuligem e poeira na atmosfera.
Dois minutos e meio depois da colisão, uma cortina de material ejetado empurrou uma parede de água para fora do local do impacto, formando brevemente uma onda de 4,5 quilômetros de altura que diminuiu quando o material ejetado caiu de volta para a superfície.
Dez minutos depois que o projétil atingiu o Yucatán, e a 220 quilômetros do ponto de impacto, uma onda de tsunami de 1,5 quilômetro de altura – em forma de anel e se propagando para fora – começou a varrer o oceano em todas as direções, de acordo com a simulação.
Rastreamento de ondas
Na marca de 10 minutos, os resultados das simulações de hidrocódigo iSALE de Johnson foram inseridos em dois modelos de propagação de tsunami, MOM6 e MOST, para rastrear as ondas gigantes no oceano. O MOM6 tem sido usado para modelar tsunamis no oceano profundo, e a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional dos EUA (NOAA) usa o modelo MOST operacionalmente para previsões de tsunami em seus Centros de Alerta de Tsunami.
“O grande resultado aqui é que dois modelos globais com formulações diferentes deram resultados quase idênticos, e os dados geológicos em seções completas e incompletas são consistentes com esses resultados”, disse Moore. “Os modelos e os dados de verificação combinam perfeitamente.”
De acordo com a simulação da equipe:
* Uma hora após o impacto, o tsunami se espalhou para fora do Golfo do México e no Atlântico Norte.
* Quatro horas após o impacto, as ondas atravessaram o Mar da América Central e entraram no Pacífico.
* Vinte e quatro horas após o impacto, as ondas atravessaram a maior parte do Pacífico pelo leste e a maior parte do Atlântico pelo oeste e entraram no Oceano Índico por ambos os lados.
* 48 horas após o impacto, ondas significativas de tsunami atingiram a maior parte das costas do mundo.
Inundações e erosão
Para o estudo atual, os pesquisadores não tentaram estimar a extensão das inundações costeiras causadas pelo tsunami. No entanto, seus modelos indicam que as alturas de ondas em mar aberto no Golfo do México teriam excedido 100 metros, com alturas de onda de mais de 10 metros à medida que o tsunami se aproximava das regiões costeiras do Atlântico Norte e partes da costa do Pacífico da América do Sul.
À medida que o tsunami se aproximava dessas linhas costeiras e encontrava águas rasas de fundo, as alturas das ondas teriam aumentado dramaticamente por meio de um processo chamado de empolamento. As velocidades atuais teriam excedido o limite de 20 centímetros por segundo para a maioria das áreas costeiras do mundo.
“Dependendo das geometrias da costa e do avanço das ondas, a maioria das regiões costeiras seria inundada e erodida em certa medida”, segundo os autores do estudo. “Quaisquer tsunamis historicamente documentados empalidecem em comparação com esse impacto global.”
Um estudo de acompanhamento está planejado para modelar a extensão da inundação costeira em todo o mundo, disse Arbic. Esse estudo será liderado por Vasily Titov, do Laboratório Ambiental Marinho do Pacífico da NOAA, também coautor do artigo publicado na AGU Advances.
