연구원들은 20억 년 전 지구에서 가장 큰 분화구를 형성한 충격에 대한 보다 정확한 시뮬레이션을 제공했습니다.

약 20억 년 전, 충돌체가 지구를 향해 돌진하여 현재의 남아프리카 공화국 요하네스버그 인근 지역에 충돌했습니다. 충돌체(아마도 소행성일 가능성이 높음)는 오늘날 우리 행성에서 가장 큰 분화구를 형성했습니다. 과학자들은 이전 연구에 기초하여 Vredefort 분화구로 알려진 충돌 구조가 초당 15km의 속도로 이동하는 직경 약 15km(약 9.3마일)의 물체에 의해 형성되었다는 것을 널리 받아들였습니다.

그러나 로체스터 대학의 새로운 연구에 따르면 임팩터는 훨씬 더 컸을 수 있으며 지구 전체에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 에 발표된 이 연구는 지구 물리학 연구 저널큰 충격에 대한 보다 정확한 이해를 제공하고 연구원들이 과거와 미래 모두에서 지구와 다른 행성에 대한 충격 이벤트를 더 잘 시뮬레이션할 수 있도록 합니다.

현재 존 홉킨스 대학에서 박사 과정을 밟고 있는 나탈리 알렌 ’20(Natalie Allen ’20)은 “지구상에서 우리가 가진 가장 큰 충격 구조를 이해하는 것이 중요합니다. Allen은 로체스터에서 학부 시절 지구 및 환경 과학 조교수인 Miki Nakajima와 함께 수행한 연구를 기반으로 한 논문의 첫 번째 저자입니다. “Vredefort 분화구와 같은 구조에서 제공하는 정보에 액세스하는 것은 우리 모델과 지질학적 증거에 대한 이해를 테스트하여 지구와 그 너머에 미치는 영향을 더 잘 이해할 수 있는 좋은 기회입니다.”

업데이트된 시뮬레이션은 ‘파괴적인’ 결과를 암시합니다.

20억 년 동안 Vredefort 분화구는 침식되었습니다. 이로 인해 과학자들은 원래 충돌 당시 분화구의 크기, 따라서 분화구를 형성한 충돌기의 크기와 속도를 직접 추정하기 어렵습니다.

크기가 15km이고 초당 15km의 속도로 이동하는 물체는 직경이 약 172km인 분화구를 생성합니다. 그러나 이것은 Vredefort 분화구에 대한 현재 추정치보다 훨씬 작습니다. 이러한 현재 추정치는 새로운 지질학적 증거와 구조물의 원래 직경이 충돌 당시 250~280km(약 155~174마일) 사이였을 것으로 추정하는 측정치를 기반으로 합니다.

Allen, Nakajima 및 동료들은 업데이트된 분화구 크기와 일치하도록 시뮬레이션을 수행했습니다. 그들의 결과에 따르면 충돌기는 250km 크기의 분화구를 설명하기 위해 훨씬 더 커야 하며(약 20~25km) 초당 15~20km의 속도로 이동해야 합니다.

이것은 Vredefort 분화구를 형성한 충돌체가 6600만 년 전에 공룡을 죽인 소행성보다 더 컸을 것이며 Chicxulub 분화구를 형성했음을 의미합니다. 그 영향은 온실 가열, 광범위한 산불, 산성비, 오존층 파괴를 포함하여 전 세계적으로 피해를 입히는 영향을 미쳤을 뿐만 아니라 공룡을 죽인 백악기-고기 시대 멸종 사건을 일으켰습니다.

Vredefort 분화구가 Chicxulub 분화구를 형성했던 것보다 훨씬 더 크고 충격이 더 강력하다면 Vredefort 충돌은 훨씬 더 치명적인 전 지구적 결과를 초래할 수 있습니다.

Nakajima는 “Chicxulub 충돌과 달리 Vredefort 충돌은 단세포 생물 만 있었고 나무가 없었기 때문에 대량 멸종이나 산불 기록을 남기지 않았습니다.”라고 말했습니다. “그러나 그 영향은 잠재적으로 Chicxulub의 영향보다 더 광범위하게 지구 기후에 영향을 미쳤을 것입니다.”

Vredefort 충돌로 인한 먼지와 에어로졸은 행성 전체에 퍼져 햇빛을 차단하여 지구 표면을 냉각시켰을 것이라고 그녀는 말합니다. “이것은 광합성 유기체에 치명적인 영향을 미쳤을 수 있습니다. 먼지와 에어로졸이 가라앉은 후(몇 시간에서 10년 정도 소요될 수 있음) 충격으로 인해 방출된 이산화 카돈과 같은 온실 가스는 지구 온도를 상승시켰을 것입니다. 오랜 기간 동안 잠재적으로 몇 도 정도.”

Vredefort 분화구의 다면적 모델

시뮬레이션을 통해 연구원들은 충돌에 의해 방출된 물질과 물질이 분화구에서 이동한 거리를 연구할 수 있었습니다. 그들은 이 정보를 사용하여 수십억 년 전 육지의 지리적 위치를 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 이전 연구에서는 임팩터에서 나온 물질이 현재의 러시아 카렐리아로 분출되었다고 결정했습니다. Allen, Nakajima 및 동료들은 그들의 모델을 사용하여 20억 년 전 카렐리아를 포함하는 육지의 거리는 남아프리카 공화국의 분화구에서 2,000~2,500km에 불과했을 것임을 발견했습니다. 두 지역보다 훨씬 가까웠습니다. 오늘.

“오래 전에 육지의 위치를 ​​​​제약하는 것은 엄청나게 어렵습니다.”라고 Allen은 말합니다. “현재 최고의 시뮬레이션은 약 10억 년 전으로 매핑되었으며 불확실성은 뒤로 갈수록 더 커집니다. 이 분출층 매핑과 같은 명확한 증거를 통해 연구원은 모델을 테스트하고 과거에 대한 견해를 완성하는 데 도움이 될 수 있습니다.”

학부 연구는 출판으로 이어진다

이 논문에 대한 아이디어는 Allen이 주니어로 수강한 Nakajima가 가르친 Planetary Interiors(현재는 Physics of Planetary Interiors) 과정의 결승전의 일부로 시작되었습니다.

Allen은 학부 과정에서 동료 심사를 거친 저널 기사의 결과를 얻은 경험이 매우 보람 있었고 대학원에 지원할 때 도움이 되었다고 말합니다.

“나카지마 교수가 저에게 다가와 함께 작업하여 출판 가능한 작업을 하고 싶냐고 물었을 때 정말 뿌듯하고 감사했습니다.”라고 Allen은 말합니다. “나는 내 자신의 연구 아이디어를 공식화했고, 다른 과학자들은 그것이 출판할 가치가 있다고 생각하기에 충분히 설득력 있는 것으로 보였습니다!”

그녀는 “이 프로젝트는 일반적인 연구의 안락한 지대를 훨씬 벗어났지만 훌륭한 학습 경험이 될 것이며 새로운 방식으로 기술을 적용할 수 있을 것이라고 생각했습니다. 연구 능력에 대한 많은 자신감을 주었습니다.”라고 덧붙였습니다. 대학원 진학을 준비하면서.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220926200827.htm