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3 : Consensus dans les cratères ? - Géosciences

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3 : Consensus dans les cratères ? - Géosciences

3 : Consensus dans les cratères ? - Géosciences

Il est apparu soudainement et de manière explosive, laissant une marque déchiquetée sur le paysage.

Autour du bord du cratère, la terre est un fouillis gris déchiré de glace et des mottes de pergélisol. Les racines des plantes - nouvellement exposées autour du bord - montrent des signes de brûlure. Cela donne une idée de la violence avec laquelle ce trou au milieu de l'Arctique sibérien s'est matérialisé.

Du haut des airs, la terre fraîchement exposée se détache sur la toundra verte et les lacs sombres qui l'entourent. Les couches de terre et de roche exposées plus loin à l'intérieur du trou cylindrique sont presque noires et une mare d'eau se forme déjà au fond au moment où les scientifiques l'atteignent.

Parmi eux se trouve Evgeny Chuvilin, géologue à l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo, basé à Moscou, en Russie, qui s'est rendu dans ce coin reculé de la péninsule de Yamal au nord-ouest de la Sibérie pour jeter un coup d'œil. Ce trou de 50 m de profondeur pourrait contenir des pièces clés d'un puzzle qui le tracasse depuis six ans depuis que le premier de ces trous mystérieux a été découvert ailleurs sur la péninsule de Yamal.

Ce trou, qui mesurait environ 20 m de large et jusqu'à 52 m de profondeur, a été découvert par des pilotes d'hélicoptère qui passaient au-dessus en 2014, à environ 42 km du champ gazier de Bovanenkovo ​​sur la péninsule de Yamal. Les scientifiques qui l'ont visité – dont Mariana Leibman, scientifique en chef du Earth Cryosphere Institute, qui étudie le pergélisol en Sibérie depuis plus de 40 ans – l'ont décrit comme une toute nouvelle caractéristique du pergélisol. L'analyse des images satellites a révélé plus tard que le cratère - maintenant connu sous le nom de GEC-1 - s'est formé entre le 9 octobre et le 1er novembre 2013.

Le dernier cratère a été repéré en août de cette année par une équipe de télévision alors qu'ils survolaient avec une équipe de scientifiques de l'Académie des sciences de Russie lors d'une expédition avec les autorités locales à Yamal. Il porte à 17 le nombre total de cratères confirmés découverts sur Yamal et la péninsule voisine de Gydan.

Des scientifiques de l'Académie des sciences de Russie et de l'Institut des problèmes du pétrole et du gaz ont visité le plus récent cratère lors d'une expédition à Yamal en août 2020 (Crédit : Evgeny Chuvilin)

Mais exactement ce qui fait apparaître ces énormes trous dans le pergélisol et à quel point ils se forment soudainement est encore en grande partie une énigme. Il y a aussi des questions sans réponse sur ce qu'elles signifient pour l'avenir de l'Arctique, ainsi que les personnes qui y vivent et y travaillent. Pour beaucoup de ceux qui étudient l'Arctique, ils sont un signe inquiétant que ce paysage froid et largement inhabité au nord de notre planète est en train de subir des changements radicaux.

Des recherches récentes, cependant, commencent maintenant à fournir des indices sur ce qui pourrait se passer. Ce qui est clair, c'est que ces trous ne se forment pas en raison d'un affaissement graduel à mesure que le pergélisol fond et se déplace sous la surface. Ils explosent dans l'être.

"Lorsque l'explosion se produit, des blocs de terre et de glace sont projetés à des centaines de mètres de l'épicentre", explique Chuvilin. « Nous sommes confrontés ici à une force colossale, créée par de très hautes pressions. Pourquoi il est si élevé reste encore un mystère.

Chuvilin fait partie d'un groupe de scientifiques russes - en collaboration avec des collègues du monde entier - qui ont visité ces cratères pour prélever des échantillons et des mesures dans l'espoir de mieux comprendre ce qui se passe sous la toundra.

Certains scientifiques ont comparé les cratères à des cryovolcans – des volcans qui crachent de la glace au lieu de lave – que l'on pense exister dans certaines parties éloignées de notre système solaire sur Pluton, la lune de Saturne Titan et la planète naine Cérès. Mais comme de plus en plus de cratères arctiques ont été étudiés à divers stades de leur évolution, ils sont devenus connus sous le nom de « cratères d'émission de gaz ». Le nom donne une idée de la façon dont ils sont censés se former.

« Une analyse basée sur l'imagerie satellite montre qu'une explosion fait un trou géant à la place d'un pingo, ou d'un monticule », explique Chuvilin. Les pingos sont des collines en forme de dôme qui se forment lorsqu'une couche de sol gelé est soulevée par de l'eau qui a réussi à s'écouler sous elle et a commencé à geler. Au fur et à mesure que l'eau gèle, elle se dilate pour créer un monticule. Également connus en Russie sous le nom local yakoute de « bulgunnyakhs », ils ont tendance à monter et à descendre avec les saisons. Certains, au Canada, ont jusqu'à 1 200 ans. Dans la plupart des régions de l'Arctique, cependant, ces monticules ont tendance à s'effondrer sur eux-mêmes plutôt qu'à exploser.


Cratère Barringer

Cratère Barringer, près de Winslow, Arizona.

Emplacement: Winslow, Arizona, États-Unis

Date de l'impact : il y a 50 000 ans

Taille du cratère : 4 000 pi de diamètre, 700 pi de profondeur

Une destination touristique populaire, le cratère Barringer en forme de bol ou le cratère “Meteor” en Arizona est l'un des cratères d'impact les plus reconnaissables en Amérique du Nord. Il s'est formé il y a 50 000 ans lorsqu'un morceau de fer appelé la météorite Canyon Diablo a heurté la terre à une vitesse estimée à 26 000 mph. La roche, mesurant 100 pieds de diamètre, a été à peine ralentie par l'atmosphère terrestre et a frappé avec une force explosive supérieure à 20 millions de tonnes de TNT.

Le cratère a été découvert par des colons blancs au XIXe siècle et identifié pour la première fois comme site d'impact de météores par l'ingénieur minier Daniel Barringer en 1903, qui a noté le motif concentrique du champ de débris s'étendant sur des kilomètres dans toutes les directions. Les débris comprennent des roches incrustées de diamants microscopiques formés en quelques secondes sous la pression intense de l'impact. Dans les années 1960, les astronautes de la NASA se sont entraînés dans le cratère en vue des missions lunaires Apollo.


Quelles sont les preuves d'un impact d'astéroïde de grande taille à la limite Crétacé-Paléogène (K-Pg) ? –par Ronny Nalin

L'hypothèse d'une grosse météorite impactant la surface de la Terre à la fin du Crétacé a été introduite il y a près de quatre décennies.[1] Dans les années qui ont suivi, la communauté géologique a rassemblé un grand nombre de données à l'appui de cette hypothèse, l'élevant au rang de fait universellement accepté de l'histoire de la Terre. Cependant, des modèles concurrents et des discussions animées se déroulent toujours sur la dynamique et les conséquences environnementales de ce grand impact. Ce court article tente de a) résumer les preuves qui ont conduit à l'acceptation de l'hypothèse b) évaluer les zones d'incertitude actuelles liées à l'hypothèse de l'impact et c) examiner les façons dont cet événement est pertinent pour la pensée créationniste.

Histoire de l'hypothèse et preuves géologiques

Fig. 1 : Le physicien Luis Alvarez et son fils géologue Walter, à côté de la mince couche d'argile noire (au-dessus de la main droite de Walter) prise en sandwich entre des lits calcaires, affleurant près de Gubbio, en Italie. C'est l'une des premières localités où l'anomalie de l'iridium a été détectée pour la première fois. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Berkeley Lab (CC BY-NC-ND 2.0)

La preuve matérielle originale qui a conduit Alvarez et al.[1] pour suggérer l'hypothèse d'impact était une teneur anormalement élevée de l'élément lourd iridium dans des dépôts d'argile mince placés stratigraphiquement à la limite dite K-Pg (Fig. 1), le contact entre les roches du Crétacé et du Paléogène.[2] L'iridium est beaucoup plus abondant dans les météorites que dans les roches de la croûte terrestre. Par conséquent, Alvarez et al.[1] ont conclu que tout l'iridium supplémentaire trouvé dans la couche limite d'argile devait provenir de l'impact d'un grand bolide extraterrestre, dont la poussière s'est déposée après avoir été projetée et dispersée dans l'atmosphère terrestre. La théorie a gagné en force parce que l'anomalie de l'iridium a été détectée à la limite K-Pg dans de nombreuses localités du monde, une prédiction de l'hypothèse de l'impact.[3] Il a également été noté que les argiles limites K-Pg étaient enrichies non seulement en iridium mais aussi en d'autres métaux nobles plus abondants dans les météorites que sur la croûte terrestre.[4] De plus, de nombreuses minuscules sphérules de verre et d'autres minéraux ont été découvertes dans la couche limite et interprétées comme des gouttelettes de roche fondue et vaporisée, éjectées après l'impact et solidifiées lors des retombées.[5-7] Les dépôts limites de K-Pg se sont également avérés contenir des grains choqués, qui sont de petits granules minéraux présentant des caractéristiques diagnostiques de la déformation induite par le choc (Fig. 2). De telles caractéristiques de choc devaient se former dans des cristaux de roche cible touchés par l'impacteur et éjectés de la zone du cratère.[8] Enfin, une quantité étonnamment importante de suie, une forme de carbone élémentaire produit lors de la combustion des flammes, a également été détectée dans certains dépôts d'argile limite, laissant penser que l'impact avait déclenché des incendies de forêt dans le monde.[9,10]

Microphotographie d'un grain de quartz choqué avec deux ensembles de caractéristiques de déformation planaire (PDF) dans la roche fondue par impact. Cet exemple provient de la structure d'impact Suvasvesi Sud, Finlande. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Martin Schmieder (CC BY 3.0)

Dans leur article de 1980,[1] Alvarez et al. avait déjà fait une estimation de la taille de l'astéroïde (

10 km), prédisant un diamètre du cratère d'impact d'environ 200 km. Cependant, dix ans après la publication de leur article, aucune structure de cratère n'avait encore été trouvée. Il semblait que l'épaisseur des dépôts d'éjectas (le matériau expulsé du cratère après l'impact) diminuait loin de l'Amérique centrale du Nord, une zone où il y avait également des preuves de dépôts liés au tsunami qui se seraient produits près du site d'impact.[11,12] Par conséquent, le cratère devait être situé quelque part entre l'Amérique du Nord et l'Amérique du Sud. Finalement, Hildebrand et al.[13] a localisé une structure circulaire souterraine dans la péninsule du Yucatán (Mexique) de taille correspondante, de position stratigraphique attendue (au sommet des strates du Crétacé) et avec le bon type de roches et de dépôts liés à l'impact à identifier comme le cratère d'impact. Cette structure a reçu le nom de cratère de Chicxulub. Constater que la dernière pièce manquante du puzzle remplissait les prédictions antérieures a aidé à trancher l'affaire en faveur de l'hypothèse de l'impact.

Développements et questions ouvertes

Depuis sa découverte, le cratère de Chicxulub a été étudié avec des méthodes géophysiques et des puits ont été forés pour mieux caractériser la structure et ses gisements.[14-19] Il semble que le cratère soit une structure multi-anneaux, avec de grands systèmes de failles concentriques et des blocs inclinés autour de son bord, et un soulèvement central où la croûte profonde et même les matériaux du manteau supérieur ont été déformés de plusieurs kilomètres. Les dépôts liés à l'impact comprennent la fonte d'impact, des brèches contenant de la fonte et de grands blocs soulevés de socle granitique avec des preuves omniprésentes de caractéristiques de choc. L'épaisseur de ces dépôts varie, mais peut atteindre plusieurs kilomètres à l'intérieur du cratère. Des incertitudes subsistent quant à la dynamique spécifique qui a généré la structure multi-anneaux lors de l'impact, la raison des asymétries observées dans la structure, et la lithologie et la distribution horizontale et verticale des différents dépôts liés à l'impact dans le cratère.

Fig. 3 : Un exemple de dépôts d'éjectas distaux. Dans la coupe d'Agost (Espagne), la limite K-Pg est à la base d'une couche d'argile sombre de plusieurs cm d'épaisseur (indiquée par la flèche). Photo reproduite avec l'aimable autorisation du Dr Raul Esperante.

L'étude des dépôts d'éjecta a également considérablement avancé après la découverte du cratère de Chicxulub. Leur épaisseur, leur composition et leur sédimentologie semblent bien correspondre à la localisation de l'impact à Chicxulub.[20] Les dépôts proximaux sont plus épais (de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres) et indiquent généralement un dépôt plus énergétique, tandis que les dépôts distaux sont minces (de cm à mm d'épaisseur) et déposés par décantation ( Fig. 3 ). Les premiers rapports avaient déjà suggéré la possibilité de dépôts liés au tsunami causés par l'impact dans les zones proximales.[11] Cependant, des données géophysiques de haute qualité ont révélé les proportions vraiment étonnantes de processus de sédimentation déclenchés par l'événement.[21,22] Par exemple, dans le golfe du Mexique, une région proche du site d'impact, la couche limite peut être très épaisse (jusqu'à 400 m) et est traçable sur tout le bassin. Il semble se composer de coulées de débris et de turbidites générées par des tremblements de terre et des tsunamis, provoquant une érosion importante et une remise en suspension de sédiments non consolidés. Tous les sédiments de ce dépôt limite, considéré comme le dépôt d'événement le plus volumineux connu à ce jour dans les archives géologiques, ne provenaient pas du cratère d'impact. Une composante substantielle provenait de l'instabilité des pentes et de l'érosion des plates-formes du plateau à proximité du site d'impact.

Cependant, une interprétation dissidente des dépôts d'éjecta a été fortement préconisée par Gerta Keller (Université de Princeton) et ses collègues.[23-27] Ce point de vue alternatif suggère que certains des dépôts généralement interprétés comme se formant rapidement par des écoulements gravitaires de sédiments liés à l'impact se sont plutôt formés sur une période de temps prolongée après l'impact. Par conséquent, ils ne représentent pas la limite K-Pg réelle. Les preuves à l'appui de ce point de vue sont basées sur des analyses sédimentologiques et paléontologiques détaillées, montrant une image plus complexe qu'on ne le suppose habituellement. Cela inclut la présence de couches de sphérules distinctes et multiples, l'apparition de terriers et de structures sédimentaires dans les dépôts limites nécessitant un certain temps pour se former, ainsi que l'érosion et le remaniement à la limite K-Pg qui peuvent empêcher l'attribution précise de l'âge. Si le cratère de Chicxulub est antérieur à la limite K-Pg, il est possible qu'un impact ultérieur différent ait causé l'anomalie de l'iridium, et certaines possibilités de scénarios d'impact multiples ont été discutées dans la littérature, bien qu'elles n'aient pas beaucoup gagné en popularité.[28-30] Plus important encore, si l'impact précède la frontière K-Pg d'une durée substantielle, il ne peut pas être la cause directe de la disparition remarquable de nombreux groupes de fossiles (y compris la célèbre extinction des dinosaures) observée à travers la frontière. Le lien entre l'impact et les schémas d'extinction observés dans les couches sédimentaires couvrant la limite K-Pg a toujours été l'aspect le plus controversé de l'hypothèse.[3] De nombreux paléontologues pensent que la répartition des différents groupes d'organismes dans les couches au-dessous et au-dessus de la limite K-Pg n'a pas été causée par l'impact, et privilégient des modèles d'extinction plus graduels causés par la détérioration progressive des conditions environnementales, peut-être aggravée par l'impact.[31] L'alternative la plus couramment invoquée comme cause d'extinction massive est le volcanisme à grande échelle enregistré dans la grande province ignée du Deccan (Inde), qui s'étend également sur la limite K-Pg.[31,32]

La modélisation et la reconstruction des effets environnementaux de l'impact est également un domaine où des divergences de vue considérables sont apparues. Le scénario original proposé par Alvarez et al. [1] de la poussière éjectée obscurcissant le ciel pendant des années et arrêtant la photosynthèse s'est avérée surestimer la charge de poussière dans le panache d'éjecta,[33] mais des variantes de l'hypothèse « hiver d'impact » sont couramment discutées dans la littérature.[34,35] L'hypothèse d'incendies de forêt mondiaux a également été reconsidérée, car les niveaux de charbon de bois dans la couche limite sont faibles et les suies proviennent probablement de l'inflammation de la matière organique dans les roches cibles plutôt que de l'incendie des forêts.[36,37] Les modèles montrent également que le rayonnement thermique causé par la rentrée des particules d'éjecta dans l'atmosphère n'était probablement pas suffisant pour provoquer des incendies de forêt mondiaux.[38,39] D'autres effets suggérés à la suite de l'impact comprennent les pluies acides et l'absorption du rayonnement solaire par les aérosols de soufre produits par la vaporisation de sédiments soufrés dans les roches cibles de l'impact.[20]

Enfin, un axe important de recherche sur l'hypothèse d'impact a été la caractérisation du type d'impacteur, sur la base des signatures géochimiques laissées dans les dépôts d'éjecta, le consensus semblant indiquer une chondrite carbonée.[40,41]

Implications pour la pensée créationniste

Implications philosophiques : L'hypothèse de l'impact a contribué à briser le moule de la pensée graduelle en géologie, stimulant une nouvelle façon de regarder les données géologiques, avec une ouverture et un intérêt renouvelés pour les processus à grande échelle et catastrophiques. Bien que cette tendance ait déjà été signalée par l'acceptation de l'hypothèse de la mégainondation de Bretz, la croissance exponentielle des publications traitant des catastrophes dans les systèmes terrestres[42] a certainement été favorisée par un changement de milieu culturel où l'hypothèse d'impact d'Alvarez et al. joué un rôle important. La pensée créationniste est favorable au développement de modèles catastrophiques, parce qu'une courte chronologie nécessite une grande quantité d'activité géologique pour se produire sur un court laps de temps et parce que le récit biblique mentionne un déluge court mais globalement cataclysmique. Par conséquent, les créationnistes ont bénéficié et continueront de bénéficier du développement d'hypothèses néocatastrophistes, avec des possibilités accrues d'intérêts communs dans des projets de recherche et des collaborations avec des universitaires laïcs.

Implications géologiques : Une première considération à propos de l'hypothèse d'impact est que son développement et sa corroboration attestent de la fiabilité de la discipline de la stratigraphie. C'est la stratigraphie qui a conduit les géochimistes dans leur recherche à travers le monde d'un pic de concentration d'iridium, un pic qui, dans des endroits les plus disparates, était l'endroit où les travaux des stratigraphes avaient précédemment localisé la limite K-Pg. Cet exemple impressionnant de la puissance et de la haute résolution de la corrélation stratigraphique contredit les arguments de ceux qui sont sceptiques quant à la fiabilité de la stratigraphie et quant à la valeur de la colonne géologique comme cadre pour organiser spatialement les unités rocheuses.[43]

Deuxièmement, les processus et les dépôts liés à l'impact sont une fenêtre ouverte sur la signature remarquable des événements catastrophiques dans les archives rocheuses et ont le potentiel de révolutionner l'approche interprétative progressive. En sédimentologie, les dépôts liés aux impacts fournissent un exemple de dépôt rapide (de quelques heures à plusieurs jours) à l'échelle d'un bassin de centaines de mètres de sédiments.[21] et l'érosion à l'échelle du bassin et la remobilisation des sédiments non consolidés.[22] En géologie structurale, la formation de cratères nécessite un affaiblissement extrême de la roche, jusqu'à la fluidisation,[15] offrant des scénarios instructifs pour le ramollissement de la croûte et du manteau qui pourraient aider à modéliser les processus tectoniques des plaques dans un cadre catastrophiste. Les cratères offrent également un exemple de formation quasi instantanée de failles et de caractéristiques tectoniques.[19] En géologie ignée, les modèles ont montré que des impacts importants peuvent produire des quantités massives de fonte presque instantanément, ce qui suggère que les impacts pourraient même avoir été responsables de la mise en place de certaines grandes provinces ignées.[44-46] Dans le même temps, tout dans le dossier géologique des impacts n'est pas massif ou perturbateur. Par exemple, certaines couches d'éjectas distales ne sont minces que d'un millimètre et se trouvent souvent prises en sandwich dans des dépôts marins à grains fins relativement non perturbés. Par conséquent, le dépôt par impact incarne bien la formidable complexité du dossier géologique. Le même événement qui représente des centaines de mètres de sédiments et une perturbation complète dans une zone s'exprime ailleurs par une couche mince parfaitement identifiable à des centaines de mètres de roches non apparentées.

Enfin, les preuves physiques attribuées à l'impact sont un excellent exemple de la façon dont les roches ont une histoire à raconter. Il y a en effet de gros blocs de socle choqués et des dizaines de mètres de brèche dans le sous-sol de la péninsule du Yucatán, de minuscules sphérules formant des couches minces peuvent être trouvées près ou à la limite K-Pg dans plusieurs endroits à travers le monde, et une concentration anormalement élevée d'iridium peut être globalement détecté dans un intervalle stratigraphique très précis. Ces observations, et bien d'autres, peuvent être regroupées dans un tableau cohérent.[47] malgré toutes les incertitudes et les limites intrinsèques à la pratique des sciences historiques. La reconstruction de ce qui s'est passé n'est peut-être pas tout à fait exacte dans tous ses aspects, mais les roches sont bel et bien là pour nous interpeller et nous alerter que quelque chose s'est produit.

Implications bibliques : Peut-être que la question la plus évidente pour les créationnistes est de savoir où se situe le moment de l'événement d'impact dans le cadre de l'histoire de la Terre présentée dans les Écritures. Les récits historiques de la Bible ne contiennent pas de description d'un événement d'impact.[48] Par conséquent, nous devons être prudents lorsque nous défendons une position spécifique en l'absence de références bibliques explicites. La Bible mentionne le déluge global de la Genèse comme une période d'activité géologique majeure, la structure chiastique de Genèse 7 :11 indiquant l'implication de forces endogènes et exogènes. Parmi ces derniers, signifiés par « l'ouverture des fenêtres du ciel », on pourrait ranger des collisions d'objets extraterrestres. En effet, dans la littérature créationniste, les grands impacts météoritiques sur la Terre sont le plus souvent associés à l'inondation.[49-56]

Implications théologiques: La nature destructrice et catastrophique d'un événement à grand impact a le potentiel de soulever des questions sur l'interaction de Dieu avec la création et sur la nature de Son caractère. On pourrait se demander si les impacts météoritiques sont des contingences autorisées à se produire dans un univers créé complexe ou s'ils sont une expression directe du plan de Dieu.

En particulier, si Dieu a supervisé le déroulement de l'événement d'impact pendant le déluge de la Genèse, cela a-t-il été accompli par une causalité directe ou secondaire ? Y avait-il une conception et une intention divine dans les détails de l'emplacement, de l'énergie et du moment de l'impact ? Les réponses à ces questions peuvent être placées sur un spectre entre les deux extrêmes de l'hyperdéterminisme, où chaque détail minimal des phénomènes géologiques a un but prédéterminé, et une vision naturaliste du « système fermé », où Dieu est exclu de toute interaction ultérieure avec le monde après la mise en mouvement de ses lois. Plus important encore, on pourrait se demander comment le Dieu d'amour, donneur et protecteur de la vie,[57] pourrait être si intimement associé à un événement totalement destructeur. En cherchant des réponses à ces questions difficiles, le récit de la Genèse décrit clairement comment le déluge et ses processus géologiques se sont produits après l'entrée du mal dans le monde et comme conséquence de la corruption totale de la création originelle de Dieu. L'évidence textuelle présente avec force le déluge comme « l'anéantissement de la création ».[58] Par conséquent, l'action de Dieu peut être considérée comme un retrait de son pouvoir de soutien, d'ordonnancement et de vivification, une expression de la façon dont les choses se dissolvent lorsque nous rejetons son présence. Et pourtant, au point culminant de la structure chiastique de la narration du déluge de la Genèse,[59] on nous dit que « Dieu se souvint de Noé, et de tout être vivant, et de tous les animaux qui étaient avec lui dans l'arche » (Gn 8 : 1 ). Il est difficile d'imaginer un chemin en deçà de la protection miraculeuse de Dieu qui pourrait préserver un navire en bois fabriqué par l'homme et ses passagers au milieu de ces forces cataclysmiques, dont l'impact de Chicxulub pourrait n'être qu'une petite composante. Cependant, au lieu de considérer notre existence quotidienne comme une nécessité naturelle de la nature, nous devrions reconnaître derrière sa subsistance la même grâce miraculeuse et la même miséricorde qui ont porté l'arche et ses occupants à travers un voyage périlleux.

Ronny Nalin, PhD, Institut de recherche géoscientifique

[1]Alvarez, L.W., et al., Cause extraterrestre de l'extinction Crétacé-Tertiaire. Sciences, 1980. 208(4448): p. 1095-1108.

[2]À l'origine, cette limite stratigraphique était désignée dans la littérature sous le nom de limite K-T (Crétacé-Tertiaire), notation qui a ensuite été abandonnée pour K-Pg (Crétacé-Paléogène), qui reflète mieux les conventions actuelles de la nomenclature stratigraphique.

[3]Alvarez, L.W., Preuve expérimentale qu'un impact d'astéroïde a conduit à l'extinction de nombreuses espèces il y a 65 millions d'années. Actes de l'Académie nationale des sciences, 1983. 80(2) : p. 627-642.

[4]Ganapathie, R., Un impact majeur de météorite sur la Terre il y a 65 millions d'années : Preuve de l'argile limite Crétacé-Tertiaire. Sciences, 1980. 209(4459): p. 921-923.

[5]Smit, J. et G. Klaver, Les sphérules de sanidine à la limite Crétacé-Tertiaire indiquent un événement d'impact important. Nature, 1981. 292(5818): p. 47-49.

[6]Montanari, A., et al., Les sphéroïdes à la limite Crétacé-Tertiaire sont des gouttelettes d'impact altérées de composition basaltique. Géologie, 1983. 11(11) : p. 668-671.

[7]Sigurdsson, H. et S.D. Hondt, Verre de la frontière Crétacé/Tertiaire en Haïti. Nature, 1991. 349(6309) : p. 482.

[8]Bohor, B.F., et al., Preuve minéralogique d'un événement d'impact à la limite Crétacé-Tertiaire. Sciences, 1984. 224: p. 867-870.

[9]Wolbach, W.S., et al., Feu global à la limite Crétacé-Tertiaire. Nature, 1988. 334(6184): p. 665-669.

[10]Wolbach, W.S., R.S. Lewis et E. Anders, Extinctions du Crétacé : preuves d'incendies de forêt et recherche de matériel météoritique. Sciences, 1985. 230: p. 167-171.

[11]Bourgeois, J., et al., Un dépôt de tsunami à la limite Crétacé-Tertiaire au Texas. Sciences, 1988. 241(4865): p. 567.

[12]Hildebrand, A.R. et W.V. Boynton, Dépôts d'impact aux limites proximales du Crétacé et du Tertiaire dans les Caraïbes. Sciences, 1990. 248(4957): p. 843.

[13]Hildebrand, A.R., et al., Cratère de Chicxulub : Un possible cratère d'impact crétacé/tertiaire sur la péninsule du Yucatán, au Mexique. Géologie, 1991. 19(9) : p. 867-871.

[14]Urrutia‐Fucugauchi, J., et al., Le projet de forage scientifique de Chicxulub (CSDP). Météorites et sciences planétaires, 2004. 39(6) : p. 787-790.

[15]Gulick, S., et al., Rapport préliminaire de l'expédition 364 : Chicxulub : forage du cratère d'impact K-Pg. Programme international de découverte des océans, 2017.

[16]Christeson, G.L., et al., Déformation du manteau sous le cratère d'impact de Chicxulub. Lettres des sciences de la Terre et des planètes, 2009. 284(1-2): p. 249-257.

[17]Morgan, J., et al., Taille et morphologie du cratère d'impact de Chicxulub. Nature, 1997. 390(6659): p. 472-476.

[18]Morgan, J. et M. Warner, Chicxulub : La troisième dimension d'un bassin d'impact multi-anneaux. Géologie, 1999. 27(5) : p. 407-410.

[19]Gulick, S., et al., Caractérisation géophysique du cratère d'impact de Chicxulub. Revues de géophysique, 2013. 51(1) : p. 31-52.

[20]Schulte, P., et al., L'impact de l'astéroïde Chicxulub et l'extinction massive à la frontière crétacé-paléogène. Sciences, 2010. 327(5970) : p. 1214-1218.

[21]Sanford, J.C., J.W. Snedden et S.P.S. Gulick, Le gisement limite Crétacé-Paléogène dans le golfe du Mexique : réponse du bassin océanique à grande échelle à l'impact de Chicxulub. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2016. 121(3) : p. 1240-1261.

[22]Denne, R.A., et al., Dépôt massif limite crétacé-paléogène, eaux profondes du golfe du Mexique : nouvelle preuve d'une rupture de pente généralisée induite par Chicxulub. Géologie, 2013. 41(9) : p. 983-986.

[23]Mateo, P., et al., Atrophie massive et hiatus lors de la transition Crétacé-Tertiaire dans l'Atlantique Nord : relation avec l'impact de Chicxulub ? Paléogéographie, Paléoclimatologie, Paléoécologie, 2016. 441, partie 1: p. 96-115.

[24]Keller, G., et al., Sphérules d'impact de Chicxulub dans l'Atlantique Nord et les Caraïbes : contraintes d'âge et hiatus à la limite Crétacé-Tertiaire. Revue géologique, 2013. 150(5) : p. 885-907.

[25]Keller, G., et al., Extinctions du Crétacé : des preuves ignorées. Sciences, 2010. 328(5981) : p. 974-975.

[26]Keller, G., et al., L'impact de Chicxulub est antérieur à la limite K-T : Nouvelle preuve de Brazos, Texas. Earth and Planetary Science Letters, 2007. 255(3-4) : p. 339-356.

[27]Keller, G., et al., L'impact de Chicxulub est antérieur à l'extinction de masse de la limite K-T. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique, 2004. 101(11) : p. 3753-3758.

[28]Jolley, D., et al., Deux gros impacts de météorites à la limite Crétacé-Paléogène. Géologie, 2010. 38(9) : p. 835-838.

[29]Lerbekmo, J.F., L'extraterrestre Chicxulub-Shiva a frappé la Terre il y a 65 millions d'années. Géologie marine et pétrolière, 2014. 49: p. 203-207.

[30]Archibald, J.D., et al., Extinctions du Crétacé : des causes multiples. Sciences, 2010. 328(5981) : p. 973-973.

[31]Courtillot, V. et F. Fluteau, Extinctions du Crétacé : L'hypothèse volcanique. Sciences, 2010. 328(5981) : p. 973-974.

[32]Keller, G., J. Punekar et P. Mateo, Bouleversements au Maastrichtien supérieur : Volcanisme, événements climatiques et fauniques précédant l'extinction massive de la fin du Crétacé. Paléogéographie, Paléoclimatologie, Paléoécologie, 2016. 441, partie 1: p. 137-151.

[33]Pape, K.O., La poussière d'impact n'est pas la cause de l'extinction de masse Crétacé-Tertiaire. Géologie, 2002. 30(2) : p. 99-102.

[34]Vellekoop, J., et al., Preuve des conditions hivernales d'impact des bolides à la limite Crétacé-Paléogène du New Jersey, États-Unis. Géologie, 2016. 44(8) : p. 619-622.

[35]Kaiho, K., et al., Le changement climatique mondial entraîné par la suie à la limite K-Pg comme cause de l'extinction de masse. Rapports scientifiques, 2016. 6: p. 28427.

[36]Harvey, M.C., et al., Combustion de matière organique fossile à la limite Crétacé-Paléogène (K-P). Géologie, 2008. 36(5) : p. 355-358.

[37]Belcher, C.M., et al., La boule de feu passe et rien ne brûle - Le rôle du rayonnement thermique dans l'événement Crétacé-Tertiaire : Preuve de l'enregistrement du charbon de bois en Amérique du Nord. Géologie, 2003. 31(12) : p. 1061-1064.

[38]Goldin, T.J. et H.J. Melosh, Autoprotection du rayonnement thermique par éjecta d'impact de Chicxulub : tempête de feu ou pétillement ? Géologie, 2009. 37(12) : p. 1135-1138.

[39]Morgan, J., N. Artemieva et T. Goldin, Revisiter les feux de forêt à la limite K-Pg. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2013. 118(4) : p. 1508-1520.

[40]Trinquier, A., J.-L. Birck, et C. Jean Allègre, La nature de l'impacteur KT. Une réévaluation 54Cr. Lettres des sciences de la Terre et des planètes, 2006. 241(3-4): p. 780-788.

[41]Goderis, S., et al., Réévaluation des abondances et des ratios d'éléments sidérophiles à travers la limite Crétacé-Paléogène (K-Pg) : Implications pour la nature du projectile. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2013. 120: p. 417-446.

[42]Marriner, N., C. Morhange et S. Skrimshire, La géoscience rencontre les quatre cavaliers ? : suivre la montée du néocatastrophisme. Changement global et planétaire, 2010. 74(1) : p. 43-48.

[43]Reed, J., P. Klevberg et C. Froede Jr, Vers une stratigraphie diluviale, dans La chronique géologique : Perspectives au sein de la géologie diluviale, J. Reed et M.J. Oard, éditeurs. 2006, Création Société de Recherche Livres. p. 31-51.

[44]Jones, A.P., et al., L'impact a induit la fonte et le développement de grandes provinces ignées. Lettres des sciences de la Terre et des planètes, 2002. 202(3) : p. 551-561.

[45]Elkins-Tanton, L.T. et B.H. Hager, Les impacts de météoroïdes géants peuvent provoquer du volcanisme. Lettres des sciences de la Terre et des planètes, 2005. 239(3-4): p. 219-232.

[46]Ingle, S. et M.F. Cercueil, Origine de l'impact pour le grand plateau Ontong Java ? Lettres des sciences de la Terre et des planètes, 2004. 218(1-2): p. 123-134.

[47]Cependant, certains ne trouvent pas les preuves d'un impact à Chicxulub convaincantes. Voir par exemple la récente analyse approfondie de Clarey, T.L., Les données soutiennent-elles un impact de météorite important à Chicxulub ? Journal de recherche sur les réponses, 2017. 10: p. 71-88.

[48]Une partie du langage d'Apocalypse 8 :8-11 pourrait être compatible avec la description de l'impact des objets extraterrestres, mais la plupart des commentateurs modernes s'accordent à dire que le contexte de la vision de Jean est prophétique et présenté dans un style apocalyptique. Voir, par exemple, J. Paulien, La fin de l'historicisme ? Réflexions sur l'approche adventiste de l'apocalyptique biblique – Première partie. Journal de la Société théologique adventiste, 2003. 14(2) : p. 15–43. It should also be noted that as of May 8, 2017, the Earth Impact Database listed 190 confirmed impact structures identified on Earth, of which Chicxulub is listed as the second largest in diameter. This article focuses only on the K-Pg impact event, but biblical and theological considerations similar to those expressed for this specific event can also apply to the larger phenomenon of large meteoritic impacts on Earth.


Contents

The following tables list geological features on Earth that some individuals have associated with impact events, but for which there is currently no confirming scientific evidence in the peer-reviewed literature. In order for a structure to be confirmed as an impact crater, it must meet a stringent set of well-established criteria. Some proposed impact structures are likely to eventually be confirmed, whereas others are likely to be shown to have been misidentified (see below). Recent extensive surveys have been done for Australian (2005), [5] African (2014), [6] and South American (2015) [7] craters, as well as those in the Arab world (2016). [8] A book review by A. Crósta and U. Reimold disputes some of the evidence presented for several of the South American structures. [9]

Legend
Confidence [4] 0 - proven [note 1]
1 – probable
2 – potential
3 – questionable
4 – discredited
Diameter Kilometers
Âge Approximate

Russia's Lake Cheko is thought by one research group to be the result of the famous Tunguska event, although sediments in the lake have been dated back more than 5,000 years. There is highly speculative conjecture about the supposed Sirente impact (c. 320 ± 90 AD) having caused the Roman emperor Constantine's vision at Milvian Bridge. [323] [ better source needed ]

The Burckle crater and Umm al Binni structure are proposed to be behind the floods that affected Sumerian civilization. [324] [325] The Kachchh impact may have been witnessed by the Harappan civilization and mentioned as a fireball in Sanskrit texts. [148]

The ages of the Bloody Creek crater [326] and Hiawatha crater are uncertain.

As the trend in the Earth Impact Database for about 26 confirmed craters younger than a million years old shows that almost all are less than two km (1.2 mi) in diameter (except the three km (1.9 mi) Agoudal and four km (2.5 mi) Rio Cuarto), the suggestion that two large craters, Mahuika (20 km (12 mi)) and Burckle (30 km (19 mi)), formed only within the last few millennia has been met with skepticism. [327] [328] [329] However, the source of the young (less than a million years old) and enormous Australasian strewnfield (c. 790 ka) is suggested to be a crater about 100 km (62 mi) across somewhere in Indochina, [330] [331] with Hartung and Koeberl (1994) proposing the elongated 100 km × 35 km (62 mi × 22 mi) Tonlé Sap lake in Cambodia (visible in the map at the side) as a suspect structure. [332]

The Decorah crater has been conjectured as being part of the Ordovician meteor event. [333] [ better source needed ]

Several twin impacts have been proposed, such as the Rubielos de la Cérida and Azuara (30–40 Ma), [334] Cerro Jarau and Piratininga (c. 117 Ma), [69] and Warburton East and West (300–360 Ma). [335] However, adjacent craters may not necessarily have formed at the same time, as demonstrated by the case of the confirmed Clearwater East and West lakes.

Some confirmed impacts like Sudbury or Chicxulub are also sources of magnetic anomalies [336] and/or gravity anomalies. The magnetic anomalies Bangui and Jackpine Creek, [137] the gravity anomalies Wilkes Land crater and Falkland Islands, [337] and others have been considered as being of impact origin. Bangui apparently has been discredited, [26] [338] but appears again in a 2014 table of unconfirmed structures in Africa by Reimold and Koeberl. [6]

Several anomalies in Williston Basin were identified by Swatzky in the 1970s as astroblemes including Viewfield, Red Wing Creek, Eagle Butte, Dumas, and Hartney, of which only the last two are unconfirmed. [86]

The Eltanin impact has been confirmed (via an iridium anomaly and meteoritic material from ocean cores) but, as it fell into the Pacific Ocean, apparently no crater was formed. The age of Silverpit and the confirmed Boltysh crater (65.17 ± 0.64 Ma), as well as their latitude, has led to the speculative hypothesis that there may have been several impacts during the KT boundary. [339] [340] Of the five oceans in descending order by area, namely the Pacific, Atlantic, Indian, Antarctic, and Arctic, only the smallest (the Arctic) does not yet have a proposed unconfirmed impact crater.

Craters larger than 100 kilometres (62 mi) in the Phanerozoic (after 541 Ma) are notable for their size as well as for the possible coeval events associated with them especially the major extinction events.

For example, the Ishim impact structure [133] is conjectured to be bounded by the late Ordivician-early Silurian (c. 445 ± 5 Ma), [134] the two Warburton basins have been linked to the Late Devonian extinction (c. 360 Ma), [305] both Bedout and the Wilkes Land crater have been associated with the severe Permian–Triassic extinction event (c. 252 Ma), [341] [342] Manicouagan (c. 215 Ma) was once thought to be connected to the Triassic–Jurassic extinction event (c. 201 Ma) [343] but more recent dating has made it unlikely, while the consensus is the Chicxulub impact caused the one for Cretaceous–Paleogene (c. 66 Ma).

However, other extinction theories employ coeval periods of massive volcanism such as the Siberian Traps (Permian-Triassic) and Deccan Traps (Cretaceous-Paleogene).

There is geological evidence for impact events having taken place on Earth on certain specific occasions, which should have formed craters, but for which no impact craters have been found. In some cases this is because of erosion and Earth's crust having been recycled through plate tectonics, in others likely because exploration of the Earth's surface is incomplete. Typically the ages are already known and the diameters can be estimated.

Name Emplacement Confidence Diameter (km) Age (Ma) Remarques Image Coordinates
38th Parallel structures United States (Missouri, etc.) variable 2-17 320 ± 10 [11]
Parent crater of Expected crater diameter Âge Remarques
Dakhleh glass 0.4 km 150 ka [344] [345]
Argentinian tektites 5 km 480 ka [346]
Australasian tektites 32–114 km 780 ka [331]
Central American tektites 14 km 820 ka [347] [348]
Skye ejecta deposits Inconnu 60 Ma [349]
Stac Fada Member 40 km 1.2 Ga [350]
Barberton Greenstone Belt microtektites 500 km 3.2 Ga [351]
Marble Bar impact spherules "hundreds of kilometers" 3.4 Ga [352] [ better source needed ]

Some geological processes can result in circular or near-circular features that may be mistaken for impact craters. Some examples are calderas, maars, sinkholes, glacial cirques, igneous intrusions, ring dikes, salt domes, geologic domes, ventifacts, tuff rings, forest rings, and others. Conversely, an impact crater may originally be thought as one of these geological features, like Meteor Crater (as a maar) or Upheaval Dome (as a salt dome).

The presence of shock metamorphism and shatter cones are important criteria in favor of an impact interpretation, though massive landslides (such as the Köfels landslide of 7800 BC which was once thought to be impact-related) may produce shock-like fused rocks called "frictionite". [353]


LPI | Éducation

Impact cratering is the excavation of a planet's surface when it is struck by a meteoroid. Impacts are instantaneous events. They leave very characteristic features.

What are craters?
Craters are roughly circular, excavated holes made by impact events. The circular shape is due to material flying out in all directions as a result of the explosion upon impact, not a result of the impactor having a circular shape (almost no impactors are spherical). Craters are the most common surface features on many solid planets and moons—Mercury and our Moon are covered with craters.

This portion of the Moon is covered by numerous circular holes. These are impact craters, each of which was formed when an asteroid or comet collided with the Moon's surface. The large number of craters in this region indicates that this part of the Moon is quite ancient. Geologic processes have not erased the craters with time.

Apollo 16 photograph courtesy of NASA.

What happens when an impactor hits?
When an impactor strikes the solid surface of a planet, a shock wave spreads out from the site of the impact. The shock wave fractures the rock and excavates a large cavity (much larger than the impactor). The impact sprays material — ejecta — out in all directions. The impactor is shattered into small pieces and may melt or vaporize. Sometimes the force of the impact is great enough to melt some of the local rock. If an impactor is large enough, some of the material pushed toward the edges of the crater will slump back toward the center and the rock beneath the crater will rebound, or push back up, creating a central peak in the crater. The edges of these larger craters also may slump, creating terraces that step down into the crater.

What are the major parts of a crater?

  • Floor The bottom of a crater, either bowl-shaped or flat, usually below the level of the surrounding ground.
  • Central peaks Peaks formed in the central area of the floor of a large crater. For larger craters (typically a few tens of kilometers in diameter) the excavated crater becomes so great that it collapses on itself. Collapse of the material back into the crater pushes up the mound that forms the central peak. At the same time, the rock beneath the crater rebounds, or bounces back up to add to the peak.
  • Walls The interior sides of a crater, usually steep. They may have giant stair-like terraces that are created by slumping of the walls due to gravity.
  • Rim The edge of the crater. It is elevated above the surrounding terrain because it is composed of material pushed up at the edge during excavation.
  • Ejecta Rock material thrown out of the crater area during an impact event. It is distributed outward from the crater's rim onto the planet's surface as debris. It can be loose materials or a blanket of debris surrounding the crater, thinning at the outermost regions.
  • Rays Bright streaks extending away from the crater sometimes for great distances, composed of ejecta material.

What are the different kinds of craters?
Simple craters are small bowl-shaped, smooth-walled craters (the maximum size limit depends on the planet).

This image shows a simple crater on Mars that has no central peak or terraces around its edges. The crater is 2 kilometers (about 1 mile) wide. An extensive blanket of ejecta covers the area around the rim.

Image from the Mars Global Surveyor, courtesy of the Lunar and Planetary Institute.

Complex craters are large craters with complicated features. Larger craters can have terraces, central peaks, and multiple rings.

Copernicus is a large crater (93 kilometers or 60 miles wide) on the Moon. The inner walls of the crater have collapsed to form a series of step-like terraces, and a central peak is visible in the center of the image.

Apollo 17 image courtesy of NASA.

A complex crater in the northern region of Mars. This crater is about 20 kilometers (12 miles) across and has a large central peak and terraces around its rim. The ejecta blanket has lobes, which may indicate wet material was ejected, suggesting that subsurface water or melted ice was mixed into the debris.

Image from the Viking Orbiter, courtesy of the Lunar and Planetary Institute.

Impact basins are very large impact structures that are more than 300 kilometers (185 miles) in diameter. The largest impact basin on the Moon is 2500 kilometers (1550 miles) in diameter and more than 12 kilometers (7 miles) deep. Large impact basins are also found on other planets, including Mars and Mercury.

The large circular dark areas in the image are impact basins, created as huge impactors struck the Moon. Lava later flowed across the low floors of the basins, giving them a darker, smoother appearance than the surrounding, brighter highlands. The dark basins can be seen by the naked eye.

Galileo Image (PIA00405), produced by the United States Geological Survey, courtesy of NASA.

Scientists describe other types of craters as well:

  • Multi-ring basins – A very large impact basin surrounded by as many as five or six circular rings of mountain chains in addition to the main basin rim.
  • Irregular craters Craters with irregular shapes or multiple impact craters formed at the same time. Oblong craters can be created by impacts striking the surface at a very low angle.
  • Degraded craters Craters that have become eroded due to weathering, lava flows, impacting, or downslope movement of material.

How are large craters different than small ones?
Small craters often are simple bowl-shaped depressions. The structure of large craters is more complex because they collapse, forming terraces, central peaks, central pits, or multiple rings. Very large impact craters greater than 300 kilometers (185 miles) across are called impact basins.

What influences the size and shape of a crater?
The size and shape of the crater and the amount of material excavated depends on factors such as the velocity and mass of the impacting body and the geology of the surface. The faster the incoming impactor, the larger the crater. Typically, materials from space hit Earth at about 20 kilometers (slightly more than 12 miles) per second. Such a high-speed impact produces a crater that is approximately 20 times larger in diameter than the impacting object. Smaller planets have less gravitational "pull" than large planets impactors will strike at lower speeds. The greater the mass of the impactor, the greater the size of crater.

Craters most often are circular. More elongate craters can be produced if an impactor strikes the surface at a very low angle — less than 20 degrees.

How can craters be used to determine the age of a planet or moon?
Scientists record the size and number of impact craters — and how eroded they are — to determine the ages and histories of different planetary surfaces. Early in the formation of our solar system (before 3.9 billion years ago) there was lots of large debris striking the surfaces of the young planets and moons these older impact basins are larger than the more recent craters. As a rule of thumb, older surfaces have been exposed to impacting bodies (meteoroids, asteroids, and comets) for a longer period of time than younger surfaces. Therefore, older surfaces have more impact craters. Mercury and the Moon are covered with impact craters their surfaces are very old. Venus has fewer craters its surface has been covered recently (in the last 500 million years!) by lava flows that obscured the older craters. Much of Earth's surface is recycled through plate tectonic activity (and erosion), so Earth also has few craters.

Why does the Moon have so many craters while Earth has so few?
On Earth, impact craters are harder to recognize because of weathering and erosion of its surface. The Moon lacks water, an atmosphere, and tectonic activity, three forces that erode Earth's surface and erase all but the most recent impacts. Approximately 80% of Earth's surface is less than 200 million years old, while over 99% of the Moon's surface is more than 3 billion years old. Essentially, the Moon's surface has not been modified since early in its history, so most of its craters are still visible.

What are some of Earth's famous impact craters?

Barringer Crater (Meteor Crater) in Arizona, United States, is a simple crater created when a 50-meter-wide (160-foot-wide) iron-rich meteroid struck Earth's surface about 50,000 years ago — a very recent event to a geologist. The crater is about 1.2 kilometers (a little more than 0.5 miles) across and 200 meters (650 feet) deep. Its features, such as the ejecta blanket beyond its rim, are well preserved because of the crater's youth it has not experienced extensive erosion. Fragments of the Canyon Diablo meteorite were found inside the crater.

Image courtesy of D. Roddy through the Lunar and Planetary Institute.

The Vredefort impact crater, about 100 kilometers (60 miles) from Johannesburg, South Africa, was formed just a little over 2 billion years ago. It is the oldest and largest impact crater recognized on Earth's surface. The crater has been extensively eroded, but is believed to originally have been as much as 300 kilometers (185 miles) across.

Space shuttle image STS51I-33-56AA, courtesy of the Lunar and Planetary Institute.

The Chicxulub crater in the Yucatan peninsula, Mexico, is not visible at the surface of the seafloor. Scientists rely on geophysical images for information about its size and shape. This image shows the variations in the gravity field near the buried impact crater. The image shows ring-like structures that extend to about 280 kilometers (175 miles) from the center.

This crater is believed to have formed when an asteroid struck Earth 65 million years ago. This impact is thought to have triggered fires and tsunamis and created a cloud of dust and water vapor that enveloped the globe in a matter of days, resulting in fluctuating global climate changes. The extreme environmental shifts caused a mass extinction of 75% of Earth's species, including the dinosaurs.

Image courtesy of V. L. Sharpton through the Lunar and Planetary Institute.

How many objects from space impact Earth each year?
Earth and the other planets are constantly bombarded by tiny debris from space, much of which burns up in the atmosphere. Meteors — incorrectly called shooting stars — are the streaks of light created as particles of dust and ice vaporize in our atmosphere. Sometimes lots of particles strike at one time, creating meteor showers. Some of this tiny debris makes it to Earth's surface and is mixed with soil and ocean sediment.

Early in the formation of the solar system, frequent and large impacts were common for all of the planets and moons. This "period of heavy bombardment" ended by about 3.9 billion years ago. However, impacts still occur across our solar system, but at a reduced rate. Meteor Crater formed only 50,000 years ago. Earth continues to be a target — and contrary to popular opinion, the Moon does ne pas act as a meteoroid deflector (it is too small and too distant!). Scientists estimate that Earth and the other terrestrial planets are struck by, on average, five asteroids less than 2 kilometers (a little over 1 mile) across every million years. Larger impacts also still occur, but these are much more rare.


3D model shows off the insides of a giant permafrost crater

Researchers from the Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences and their Skoltech colleagues have surveyed the newest known 30-meter deep gas blowout crater on the Yamal Peninsula, which formed in the summer of 2020. The paper was published in the journal Geosciences.

Giant craters in the Russian Arctic, thought to be the remnants of powerful gas blowouts, first attracted worldwide attention in 2014, when the 20 to 40-meter wide Yamal Crater was found quite close to the Bovanenkovo gas field. The prevailing hypothesis is that these craters are formed after gas is accumulated in cavities in the upper layers of permafrost, and increasing pressure ultimately unleashes an explosive force. Most of these craters are rather short-lived as they apparently quickly fill with water over several years and turn into small lakes. As of now, there are some 20 known and studied craters.

In 2020, researchers found and surveyed the latest crater, dubbed C17, about 25 meters in diameter. It was found by Andrey Umnikov, director of the non-profit partnership "Russian Center of Arctic Development," during a helicopter flight on July 16 in the central part of the Yamal Peninsula, close to three other craters including the famous Yamal Crater. OGRI deputy director Vasily Bogoyavlensky led the August 2020 expedition, which was possible thanks to the generous support of the government of Yamalo-Nenets Autonomous Area and Mr Umnikov's organization. Evgeny Chuvilin and Boris Bukhanov from the Skoltech Center for Hydrocarbon Recovery took part in the expedition.

"The new crater is impressive in its ideal state of preservation, primarily the cone-shaped top where ejecta was thrown from, the outer parts of the heaving mound that precipitated the crater, the walls of the crater itself which are incredibly well preserved, and, of course, the gas cavity in the icy bottom of the crater," Chuvilin says.

"Firstly, we got there in time to find the object in its almost pristine state, with no water filling it. Secondly, the giant underground cavity in the ice is unique in itself. A part of the icy dome of this cavity was preserved before the explosion, it had this circular dome, and its bottom was elliptical, elongated to the north, with its axis ratio of approximately 1 to 4.5. From what we know we can say that the C17 crater is linked to a deep fault and an anomalous terrestrial heat flow," Bogoyavlensky notes.

A certified pilot, Igor Bogoyavlensky, piloted the drone used for crater surveillance. That was the first time a drone flew inside the crater for "underground aerial survey" 10 to 15 meters below ground, running the risk of losing the aircraft. The team used the data to build a 3D model based on the drone footage from inside the crater. This is the first time scientists were able to study a "fresh" crater that has not yet eroded or filled with water, with a well-preserved ice cavity where gas had been accumulating. 3D modeling was earlier used for the Yamal Crater, but at the time it was already filled with water.

"Over the years we've gained a lot of experience with surveillance drones, yet this "underground aerial survey" of the C17 crater was the most difficult task I had ever faced, having to lie down on the edge of a 10-story deep crater and dangle down my arms to control the drone. Three times we got close to losing it, but succeeded in getting the data for the 3D model," Igor Bogoyavlensky, the drone pilot, says.

Vasily Bogoyavlensky says the 3D model allowed them to capture the extremely complex shape of the underground cavity. "We could not see everything from above, especially the grottos, possible caverns in the lower part of the crater. You can clearly see all that with the 3D model. Our results suggest unequivocally that the crater was formed endogenously, with ice melting, a heaving mound dynamically growing due to gas accumulation and the explosion," he adds.

The Skoltech researchers were able to study the cryogeological conditions of the crater, the composition of permafrost in this area as well as ejecta from the crater, temperature conditions at the crater floor and some other parameters. "This information will shed light on the conditions and formation of these unusual objects in the Arctic," Chuvilin points out.

In 2021, OGRI and Skoltech researchers are planning a new expedition to this crater to monitor its state and conduct further research into how it was formed.

Skoltech is a private international university located in Russia. Established in 2011 in collaboration with the Massachusetts Institute of Technology (MIT), Skoltech is cultivating a new generation of leaders in the fields of science, technology and business, is conducting research in breakthrough fields, and is promoting technological innovation with the goal of solving critical problems that face Russia and the world. Skoltech is focusing on six priority areas: data science and artificial intelligence, life sciences, advanced materials and modern design methods, energy efficiency, photonics and quantum technologies, and advanced research. Web: https:/ / www. skoltech. ru/ .

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Cretaceous/Tertiary Extinction

The mass extinction event that occurred about 65 million years ago brought about an end to the domination of the planet by reptiles and, in so doing, opened up ecological niches within which mammals flourished several million years later (including, happily, human beings!).

Evidence for an impact at the K/T boundary

History of the impact theory as the cause of the Cretaceous/Tertiary extinction 65 million years ago begins in the Italian town of Gubbio (green arrow in the map below).

The rock sequence preserved in a gorge outside of Gubbio preserves the transition between the Cretaceous and Tertiary periods. The site was visited by geologists conducting paleomagnetic surveys used to make precise dates of geologic horizons. These workers had noticed that while the lower beds of the Cretaceous contained many fossils, the Tertiary beds above the boundary were surprisingly depleted in fossils. There was a thin layer of clay at the boundary, which turned out to have an extremely high concentration of iridium. Iridium does occur in the Earth's crust but the concentration of it in this layer was so high that either the layer must have been deposited over a very long period of time in a way that concentrated the iridium, or else this iridium must have been delivered to Earth all at once from an extraterrestrial source. Precise dates from paleomagnetic data on the beds above and below the clay layer eliminated the possibility that the clay was just a thin feature representing a very long time, so an extraterrestrial source was hypothesized by a team of scientists led by Luis Alvarez and his son Walter Alvarez. We'll read their 1980 paper in La science that outlines their theory. (Alvarez, L., et al., 1980, Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction, La science 208, p 1095-1108.) Since this discovery, iridium-rich clay layers have been found at the K/T boundary in rocks all over the world, making the hypothesis for a planet-wide ecological catastrophe caused by an asteroid or comet impact much stronger.

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Figure 3.8: Here is the K/T boundary at Gubbio. Clay weathers much more readily than the sediments on either side of it, so the actual boundary layer is the dark diagonal area from which rock seems to be missing. In the photo, it is the layer that goes approximately from my knees (I'm holding the baby) to Dan's right shoulder (he's the kid in the black T-shirt). Figure 3.9: Below is a photo of a sign near the outcrop explaining the importance of the red clay layer (strato argilloso rosso) in terms of recognizing the K/T boundary. Figure 3.10: Warning- artificial bioturbation of the K/T boundary going on here! Here is Linda at a different Italian K/T outcrop northeast of Gubbio. She is in the process of "fixing the outcrop" (her words) by plucking some hand samples out of the Cretaceous beds and adding them back above the boundary. The boundary is the diagonal line sloping down from left to right and approximately intersecting her left hand. The circular hole near the left side of the photo shows where a drill core sample was taken.

Where did the impact occur?

Other evidence of an extraterrestrial impact from the Cretaceous/Tertiary boundary rocks includes tektites, which are glassy spherules of melt ejected from the crater, and shocked quartz, a form of high-pressure quartz only found at other known meteorite impact craters on Earth. The photo below shows tektites from the K/T boundary in Haiti.

Tektites and shocked quartz are found in K/T boundary rocks all over the Earth, but the concentrations of them in rocks around the Gulf of Mexico narrowed the search for the crater to that area. Calculations based on the amount of iridium in the boundary clay gave scientists an estimate of the size of the crater they were looking for. About 15 years ago scientists "found" the Chicxulub crater in the Yucatan peninsula and began a drilling project there to date the crater. I wrote "found" in quotation marks because this crater's existence was known in the oil industry for some time, but the idea that it could be the K/T crater was not thought of until the early 1990s. The 1992 Swisher et al. paper in La science that we will read as part of the reading assignment for this section of this lesson details the age-dating of this crater and other evidence to support Chicxulub as the site of the K/T impact.

Do all scientists believe the impact theory?

Well, what would the fun of that be? The majority of Earth scientists do agree with the Alvarez impact hypothesis because so many lines of evidence support it. However, there are some other fairly catastrophic events that happened on the planet at about 65 Ma, making for an odd coincidence at the very least. For example, the flood basalts of the Deccan Traps in India spewed out at about 65 million years ago. Such extensive volcanism would no doubt have altered the climate seriously. Would that have been enough to cause a mass extinction event? Plenty of geologists think so. It is safe to say a significant number of geologists who work in this field think that there was a sequence of events that led to the end-Cretaceous extinction event, with the asteroid impact being one of them.


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