Nya simuleringar från Imperial College London har avslöjat asteroiden som dömde dinosaurierna att slå jorden på den "dödligaste möjliga" vinkeln.

Simuleringarna visar att asteroiden träffade jorden i en vinkel på cirka 60 grader, som maximerade mängden klimatförändrande gaser som skjuts in i den övre atmosfären.

En sådan strejk släppte troligen ut miljarder ton svavel, blockera solen och utlösa kärnvinteren som dödade dinosaurierna och 75 procent av livet på jorden för 66 miljoner år sedan.

Hämtad från en kombination av 3D-numeriska konsekvensimuleringar och geofysiska data från platsen för påverkan, de nya modellerna är de första helt 3D-simuleringarna som någonsin reproducerar hela händelsen-från den första påverkan till det sista kratern, numera känd som Chicxulub, bildades.

Simuleringarna utfördes på Science and Technology Facilities Council (STFC) DiRAC High Performance Computing Facility.

Ledande forskare professor Gareth Collins, vid Imperial Department of Earth Science and Engineering, sade:"För dinosaurierna, det värsta scenariot är exakt vad som hände. Asteroidstrejken släppte loss en otrolig mängd klimatförändrande gaser i atmosfären, utlöser en kedja av händelser som ledde till att dinosaurierna utrotades. Detta förvärrades sannolikt av det faktum att det slog i en av de dödligaste möjliga vinklarna.

"Våra simuleringar ger övertygande bevis på att asteroiden slog i en brant vinkel, kanske 60 grader över horisonten, och närmade sig målet från nordost. Vi vet att detta var bland de värsta scenarierna för dödligheten vid påverkan, för det satte mer farligt skräp i den övre atmosfären och sprider det överallt - just det som ledde till en kärnvinter. "

Resultaten publiceras idag i Naturkommunikation .

Krater skapande

De övre lagren av jorden runt Chicxulub-kratern i dagens Mexiko innehåller stora mängder vatten samt poröst karbonat och förångningsstenar. Vid uppvärmning och störning av påverkan, dessa stenar skulle ha sönderdelats, slänga stora mängder koldioxid, svavel och vattenånga in i atmosfären.

Svavel skulle ha varit särskilt farligt eftersom det snabbt bildar aerosoler - små partiklar som skulle ha blockerat solens strålar, stoppa fotosyntesen i växter och snabbt kyla klimatet. Detta bidrog så småningom till massutrotningen som dödade 75 procent av livet på jorden.

Teamet av forskare från Imperial, universitetet i Freiburg, och University of Texas i Austin, undersökte kraterens form och underlagsstruktur med hjälp av geofysiska data för att mata in simuleringarna som hjälpte till att diagnostisera slagvinkel och riktning. Deras analys informerades också av de senaste resultaten från borrning i den 200 km breda kratern, som tog upp stenar som innehöll bevis på de extrema krafter som genererades av påverkan.

Topprestation

Avgörande för att diagnostisera vinkeln och slagriktningen var förhållandet mellan kraterns centrum, centrum av toppringen - en ring av berg gjord av kraftigt spräckt berg inuti kraterkanten - och mitten av täta upplyftade mantelstenar, cirka 30 km under kratern.

På Chicxulub, dessa centra är inriktade i sydväst-nordostlig riktning, med kratermitten mellan toppringen och mantelhöjningscentren. Teamets 3D-Chicxulub-kratersimuleringar i en vinkel på 60 grader återger dessa observationer nästan exakt.

Simuleringarna rekonstruerade kraterformationen i oöverträffade detaljer och ger oss fler ledtrådar om hur de största kratrarna på jorden bildas. Tidigare helt 3D-simuleringar av Chicxulub-påverkan har endast täckt de tidiga stadierna av påverkan, som inkluderar produktion av ett djupt skålformat hål i skorpan som kallas den övergående kratern och utvisning av stenar, vatten och sediment i atmosfären.

Dessa simuleringar är de första som fortsätter bortom denna mellanliggande punkt vid bildandet av kratern och återger det sista steget i kraterens bildning, i vilken den övergående krataren kollapsar för att bilda den slutliga strukturen (se video). Detta gjorde det möjligt för forskarna att göra den första jämförelsen mellan 3-D Chicxulub-kratersimuleringar och den nuvarande strukturen för kratern avslöjad av geofysiska data.

Medförfattare Dr Auriol Rae från Freiburg universitet sade:"Trots att hon begravdes under nästan en kilometer sedimentära stenar, det är anmärkningsvärt att geofysiska data avslöjar så mycket om kraterstrukturen - tillräckligt för att beskriva riktningen och vinkeln på påverkan. "

Forskarna säger att även om studien har gett oss viktiga insikter om den dinosauriefördömande effekten, det hjälper oss också att förstå hur stora kratrar på andra planeter bildas.

Medförfattare Dr Thomas Davison, även vid Imperial Department of Earth Science and Engineering, sade:"Stora kratrar som Chicxulub bildas på några minuter, och innebär en spektakulär återhämtning av sten under kratern. Våra resultat kan hjälpa till att öka vår förståelse för hur denna rebound kan användas för att diagnostisera detaljer om den påverkande asteroiden. "