Cerca de 2 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. Esta pesquisa, publicada no Journal of Geophysical Research:Planets , fornece 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, agora Ph.D. estudante da 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 2 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. That impact had damaging effects globally, including greenhouse heating, widespread forest fires, acid rain, and destruction of the ozone layer, in addition to causing the Cretaceous-Paleogene extinction event that killed the dinosaurs.

If the Vredefort crater was even larger and the impact more energetic than that which formed the Chicxulub crater, the Vredefort impact may have caused even more catastrophic global consequences.

"Unlike the Chicxulub impact, the Vredefort impact did not leave a record of mass extinction or forest fires, given that there were only single-cell lifeforms and no trees existed 2 billion years ago," Nakajima says. "However, the impact would have affected the global climate potentially more extensively than the Chicxulub impact did."

Dust and aerosols from the Vredefort impact would have spread across the planet and blocked sunlight, cooling the Earth's surface, she says. "This could have had a devastating effect on photosynthetic organisms. After the dust and aerosols settled—which could have taken anywhere from hours to a decade—greenhouse gases such as carbon dioxide that were emitted from the impact would have raised the global temperature potentially by several degrees for a long period of time."

A multi-faceted model of Vredefort crater

The simulations also allowed the researchers to study the material ejected by the impact and the distance the material traveled from the crater. They can use this information to determine the geographic locations of land masses billions of years ago. For instance, previous research determined material from the impactor was ejected to present-day Karelia, Russia. Using their model, Allen, Nakajima, and their colleagues found that 2 billion years ago, the distance of the land mass containing Karelia would have been only 2,000 to 2,500 kilometers from the crater in South Africa—much closer than the two areas are today.

"It is incredibly difficult to constrain the location of landmasses long ago," Allen says. "The current best simulations have mapped back about a billion years, and uncertainties grow larger the further back you go. Clarifying evidence such as this ejecta layer mapping may allow researchers to test their models and help complete the view into the past."

Undergraduate research leads to publication

The idea for this paper arose as part of a final for the course Planetary Interiors (now named Physics of Planetary Interiors), taught by Nakajima, which Allen took as a junior.

Allen says the experience of having undergraduate work result in a peer-reviewed journal article was very rewarding and helped her when applying for graduate school.

"When Professor Nakajima approached me and asked if I wanted to work together to turn it into a publishable work, it was really gratifying and validating," Allen says. "I had formulated my own research idea, and it was seen as compelling enough to another scientist that they thought it was worth publishing."

She adds, "This project was way outside of my usual research comfort zone, but I thought it would be a great learning experience and would force me to apply my skills in a new way. It gave me a lot of confidence in my research abilities as I prepared to go to graduate school." + Explorar mais

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