Una carriera all’estero studiando impatti cosmici,

catastrofi ambientali e l’estinzione dei dinosauri

Elisabetta Pierazzo Planetary Science Institute

Gli Inizi… 1988: Laurea in Fisica, Dipartimento Galileo Galilei, Universita’ di Padova

Silvia Sartori

Primo espatrio 1989: Borsa di studio

“Ing. A. Gini” per l’estero

University of Pennsylvania Philadelphia

University of Arizona, Tucson

Primo contatto con gli Stati Uniti,

East Coast e Southwest

Ritorno in Italia 1990: Borsa di studio CNR,

presso l’Istituto per lo Studio delle Grandi Masse (ora Istituto di Scienze Marine) a Venezia

Andrea Bergamasco

Secondo Espatrio: Dottorato Americano… 1990-1997: Dottorato in Scienze Planetarie presso il Lunar & Planetary Laboratory, University of Arizona, Tucson

La mia carriera oggi

Ricercatore (dal 2002)

Ricercatore Affiliato (dal 2004)

Editore Associato (dal 2003)

“Cervello all’estero” Venerdi di Repubblica (Aprile 2005)

Anno di Fondazione: 1972 Non Profit Ufficio Centrale: Tucson, AZ Piu’ di 40 ricercatori

Un gruppo “interessante”…

Mark Sykes, direttore

Morgan Freeman in visita al PSI

Bill Hartmann, ricercatore

La mia ricerca

Impatti cosmici Fisica degli impatti Simulazioni di impatti su vari corpi planetari Importanza dei materiali sugli impatti

Effetti ambientali di impatti cosmici

Cos’è un impatto cosmico?

D<Dtr

D>Dtr

Dtr= diametro di transizione da un cratere semplice a uno complesso (circa 4 km sulla Terra)

Onda d’urto

Proiettile Cratere semplice

Cratere complesso

Cratere transiente

Le dimensioni del cratere dipendono dall’energia

d’impatto e dalle proprietà dei materiali nel “target”

Crateri d’impatto esistono su qualsiasi corpo planetario con

una superficie solida Luna

Mercurio

Eros

Thetys

Phoebe

Marte Ganimede Europa

Crateri d’impatto terrestri

La Terra è il pianeta con il numero più basso di crateri d’impatto Perché?

Tettonica a zolle – Erosione – Sedimentazione – Vita Problema Oceani: esplorazione difficile + crosta oceanica giovane

~174

Manicouagan, Canada (100 km)

Roter Kamm, Namibia (2.5 km)

Brent, Canada (4 km)

Wabar, Saudi Arabia (1.1 km)

Vredefort, South Africa (200-300 km)

Meteor Crater, AZ (1.2 km)

Wolfe Creek, Australia (0.9 km)

Spider, Australia (13 km)

Popigai, Russia (100 km)

Come si studiano i crateri?

Immagini satellitari: forma e caratteristiche, materiale emesso

Sulla Terra: esplorazione geologica del cratere, materiale

danneggiato dall’onda d’urto, dati geofisici

Modelli Numerici: permettono di investigare il processo di

formazione dei crateri

Struttura misteriosa #1

Cratere Gosses Bluff, Australia Strutture complessa con un anello centrale di colline

(età: 143 milioni di anni) Diametro : 22 km

Erosione quasi completa

Identificatione legata principalmente alla variazione di colore della vegetazione

Anello interno: 5 km

Serie circolare di colline, facilmente

identificabili

Struttura misteriosa #2

Struttura Richat, Mauritania

Diametro : ~48 km Formata da processi

vulcanici

Non tutte le strutture circolari sono crateri d’impatto! È importanta visitare le strutture in questione per studiarne le

caratteristiche e ottenere evidenza dell’impatto attraverso lo studio delle rocce

Struttura misteriosa #3

Cratere Chicxulub, Mexico Età: 65 milioni di anni

Diametro: 180 km Il cratere è sepolto,

non facilmente visibile da immagini

satellitari

Prima indicazione di un impatto dalla distribuzione mondiale di materiale Identificato attraverso esplorazione geologica e geofisica

Il Cratere Chicxulub Ottima preservazione: Sepolto sotto ~1 km di sedimenti

Struttura complessa, con diversi “anelli”: D = 180-200 km

NASA-JPL Shuttle Radar Topography mission

Schrodinger, Luna Barton, Venere

Età: 65 milioni di anni Coincide con il limite

Cretaceo/Terziario (KT)

Il Limite Cretaceo/Terziario (KT) Prima estinzione identificata nelle rocce

terrestri (Cuvier & Brogniart, 1811)

Fossili Marini: scomparsa di micro- e macro- fossili

Fossili Terrestri: record incompleto

Il Limite KT

1980: Evidenza geochimica (iridio) su scala mondiale dell’impatto di un grosso asteroide/cometa

1991: Identificazione del cratere d’impatto Chicxulub, Yucatán Mexico

C’è davvero una connessione tra l’impatto cosmico che ha formato

Chicxulub e l’estinzione dei dinosauri?

C’è correlazione temporale?

Bisogna ammettere che questi reperti parlano in favore della teoria della estinzione da impatto…

C’è davvero una connessione tra l’impatto cosmico che ha formato

Chicxulub e l’estinzione dei dinosauri?

C’è correlazione temporale?

C’è correlazione causa-effetto?

“Amici dinosauri, lasciate che vi presenti l’ordigno tecnologicamente piu’ avanzato and potente che sia mai stato inventato dalla nostra specie – la bomba a iridio.”

La vera ragione delle anomalie geochimiche al limite KT

C’è davvero una connessione tra l’impatto cosmico che ha formato

Chicxulub e l’estinzione dei dinosauri?

C’è correlazione temporale?

C’ è correlazione causa-effetto?

È possibile che ci siano state altre cause?

Impatto alla fine del Cretaceo

Piattaforma continentale + sedimenti + mare poco profondo 64.98± 0.05 milioni di anni

Emissione di gas importanti per il clima!

CO2 – H2O – SOx

Depositi massivi (spessore ∼3 km) di carbonati e evaporiti

nella regione d’impatto

Modelli numerici di impatti

Modelli numerici (cioè simulazioni al computer) sono l’approccio migliore per investigare il processo di formazione dei crateri e di emissione di materiale

Proiettile

Esempio: Impatto di un asteroide tipo KT

crosta terrestre

atmosfera terrestre

km

Everest

Esempio: Impatto di un asteroide tipo KT

crosta terrestre

proiettile

km

Everest

materiale polverizzato,

fuso,vaporizzato

Modelli numerici dell’impatto KT Simulazioni di: Asteroide con velocitá di 20 km/s Cometa con velocitá di 50 km/s di dimensioni intorno a 10 km di diametro

Regione d’impatto (target): Mare poco profondo 0.0 - 0.1 km Strato Sedimentario 0.1 - 3.0 km (carbonati+evaporiti) Crosta Continentale 3.0 - 33 km (granito) Mantello (dunite) > 33 km

Risultati Impatti di asteroidi e comete:

Lanciano oltre l’atmosfera terrestre grosse quantita’ di materiale polverizzato o liquido

Producono grosse quantita’ di gas che possono cambiare il clima

CarbonatiCO2 Evaporiti SO2 e SO3 Mare H2O

Effetti ambientali Incendi su scala mondiale Giorni-Settimane

(immediato) L’atmosfera riscaldata dal rientro del materiale lanciato

oltre l’atmosfera dall’impatto emette radiazione infrarossa sulla superficie terrestre

Effetti ambientali Perturbazione Climatica Mesi o Anni

(immediato) L’accumulazione di polvere e acido solforico in atmosfera

(oltre i 10 km) blocca la radiazione solare causando un raffreddamento alla superficie terrestre

Effetti ambientali Pioggia Acida Mesi o Anni Dovuta all’acido solforico (evaporiti) e acido nitrico (azoto atmosferico) formati in atmosfera

Effetti ambientali Effetto Serra Decenni o piu’ Riscaldamento dovuto all’aumento di CO2 (carbonati) in atmosfera

Rialzo delle temperature: siccità

inondazioni

scioglimento dei ghiacci (non al KT)

Cosa manca?

Dimostrazione scientifica della connessione diretta impatto – effetti ambientali - estinzioni

Tante speculazioni, ma manca il modello fisico delle perturbazioni climatiche/ambientali

Problema: i modelli climatici non riescono ad assorbire le perturbazioni introdotte dall’impatto

Il lavoro continua…

Olanda

…ma ci sono anche momenti di svago! Slovenia Germania

Irlanda

Australia

Australia Giappone Dalmazia

Israele

Ringraziamenti…

… dove sarei senza il loro appoggio?