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 Arizona, Tucson
University of Pennsylvania
Philadelphia
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”…
Bill Hartmann,
ricercatore
Mark Sykes, direttore
Morgan Freeman in visita al PSI
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?
Proiettile
Cratere semplice
Cratere transiente
D<Dtr
D>Dtr
Cratere complesso
Onda d’urto
Le dimensioni del cratere
dipendono dall’energia
d’impatto e dalle proprietà
dei materiali nel “target”
Dtr= diametro di transizione da un cratere semplice a
uno complesso (circa 4 km sulla Terra)
Ganimede
Europa
Eros
Marte
Crateri d’impatto esistono su
qualsiasi corpo planetario con
una superficie solida
Luna
Mercurio
Phoebe
Thetys
Crateri d’impatto terrestri
~174
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
Roter Kamm, Namibia (2.5 km)
Spider, Australia (13 km)
Brent, Canada (4 km)
Meteor Crater, AZ (1.2 km)
Wabar, Saudi Arabia (1.1 km)
Manicouagan, Canada (100 km)
Wolfe Creek, Australia (0.9 km)
Vredefort, South Africa
(200-300 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
Età: 65 milioni di anni
Coincide con il limite
Cretaceo/Terziario (KT)
Barton, Venere
Il Limite Cretaceo/Terziario (KT)
Prima estinzione identificata nelle rocce
terrestri
(Cuvier & Brogniart, 1811)
Fossili Marini: scomparsa di micro- e macrofossili
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?
La vera ragione delle anomalie geochimiche al
limite KT
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.”
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
Depositi massivi (spessore ∼3
km) di carbonati e evaporiti
nella regione d’impatto
Emissione di gas
importanti per il clima!
CO2 – H2O – SOx
Piattaforma continentale + sedimenti + mare poco profondo
64.98± 0.05 milioni di anni
Modelli numerici di impatti
Proiettile
Modelli numerici (cioè simulazioni al computer) sono
l’approccio migliore per investigare il processo di
formazione dei crateri e di emissione di materiale
Esempio:
Impatto di un asteroide tipo KT
km
atmosfera terrestre
Everest
crosta terrestre
Esempio:
Impatto di un asteroide tipo KT
km
materiale
polverizzato,
fuso,vaporizzato
proiettile
Everest
crosta terrestre
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
(carbonati+evaporiti)
0.1 - 3.0 km
Crosta Continentale
(granito)
3.0 - 33 km
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
(immediato)
Mesi o Anni
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
inondazioni
Rialzo delle
temperature: siccità
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…
…ma ci sono anche momenti di svago!
Slovenia
Germania
Irlanda
Dalmazia
Giappone
Olanda
Israele
Australia
Australia
Ringraziamenti…
… dove sarei senza il loro appoggio?
