O impacto do cenário descrito é de 17 km de diâmetro de pêndulo com uma densidade de 2630 kg m3 e uma velocidade de 12 km/s. Evolução da cratera até 5 minutos após o impacto é retratado., São mostradas seções transversais através da simulação numérica ao longo do plano de trajetória, com \(x=0\) definido no centro da cratera (medido no nível pré-impacto; \(z=0\)); a direção do impacto é da direita para a esquerda. Os 3 km superiores do alvo de pré-impacto, correspondentes à espessura média das rochas sedimentares em Chicxulub, são rastreados por partículas de marcador (castanho arenoso). A deformação na crosta (cinzento médio) e no manto superior (cinzento escuro) é representada por uma grade de partículas traçadoras (preto)., As partículas marcadores no interior do anel de pico são realçadas com base na pressão de choque de pico registada (escala de cor azul-branca); o material alvo fundido (>60 GPa) é realçado a vermelho.

O impacto do cenário descrito é de 21 km de diâmetro de pêndulo com uma densidade de 2630 kg m3 e uma velocidade de 12 km/s., A evolução da cratera até 5 minutos após o impacto é representada. São mostradas seções transversais através da simulação numérica ao longo do plano de trajetória, com \(x=0\) definido no centro da cratera (medido no nível pré-impacto); a direção do impacto é da direita para a esquerda. As cores e sombreamento das partículas do material e do marcador são as mesmas que os figos. 2.

na nossa simulação de impacto vertical (figura suplementar., 3), a formação de crateras é axialmente simétrica e consistente com anteriores simulações numéricas bidimensionais (2D) que empregaram uma geometry2,3, 17 axialmente simétrica. A colisão do asteróide com a superfície alvo gera uma onda de choque que se propaga simetricamente a partir do local de impacto. No primeiro minuto após o impacto, um fluxo de escavação iniciado pela onda de choque produz uma cavidade profunda em forma de tigela, muitas vezes chamada de cratera transitória., O fluxo de material deprime a crosta-manto limite abaixo do transitório cratera, eleva a crosta na transitória cratera de parede e expele o unvaporized parte de >3 km de espessura de rocha sedimentar sequência de transiente cratera como parte do material ejetado da cortina (Complementar Fig. 3 and Supplementary Movie 1).

A cratera transitória é instável e colapsa dramaticamente para produzir uma cratera final muito mais plana e mais ampla., Na simulação de impacto vertical, o colapso se manifesta como elevação do solo da cratera e colapso para baixo e para dentro da borda transitória da cratera e um colarinho circundante de rochas sedimentares. A elevação do piso começa diretamente abaixo do centro da cratera transitória e prossegue verticalmente para cima, ultrapassando a superfície pré-impacto para formar uma grande elevação central. Ao mesmo tempo, o colapso da jante ocorre simetricamente em todos os azimutes, convergindo para, e ajudando a subir, a elevação central., Finalmente, a sobreaquecida elevação central das rochas da crosta colapsa para baixo e para fora, derrubando a borda da cratera transiente para formar um anel edificado do porão cristalino, cobrindo as rochas sedimentares do exterior da cratera transitória., Embora a resolução espacial das simulações numéricas é insuficiente para resolver a característica acentuada pico topografia do anel interno observada em extraterrestres pico-anel de crateras, somos capazes de identificar a posição e a estrutura do material que forma o pico de anel em simulações numéricas como uma de 10 km-gola ampla em torno da central elevar (Complementar Fig. 2). Este modelo de formação de crateras de pico é suportado por dados geofísicos 20,21 e drilling geológico recente 17 em Chicxulub, bem como dados de teledetecção da cratera de pico Schrödinger na lua 22.,impactos em ângulos progressivamente mais rasos em relação à horizontal resultam em um desenvolvimento cada vez mais assimétrico da cratera, internamente (figos. 2 e 3, Supplementary Fig. 4; Supplementary Movies 2-4), while the planform of the final impact basin remains approximately circular (Supplementary Table 1; Supplementary Fig. 9). À medida que o ângulo de impacto diminui, o deslocamento do centro da cratera a partir do ponto de impacto aumenta; menos elevação da borda transitória da cratera ocorre na direção uprange; e mais elevação ocorre na direção downrange (figos. 2 e 3, Supplementary Fig. 4)., Em relação ao centro da cratera final, a parte mais profunda da cratera transitória (e manto depressivo) também muda com ângulo de impacto decrescente, primeiro para a direção de uprange (Fig. 2), Depois de volta ao centro (Figo suplementar. 4 e Fig. 3). A fase de colapso da formação de crateras também é modificada pelo ângulo de impacto. A elevação do solo da cratera durante o colapso da cratera começa a elevação do centro da cratera, mas tem um componente de downrange tal que o eixo de uplift central é inclinado para baixo e o centro da uplift antes do seu colapso é downrange do centro da cratera (Figs., 2 e 3, Supplementary Fig. 4; Supplementary Movies 2-4). Inversamente, o colapso para baixo e para fora da elevação central ocorre preferencialmente na direção de uprange, resultando em aumento da sobrestimação da elevação central no topo da borda transitória da cratera na direção de uprange. O resultado líquido da Ascensão e queda direcionadas para baixo da elevação central é um anel de pico simulado com um centro geométrico apenas modestamente deslocado na direção descendente (figos. 4 e 5).

Os deslocamentos do centro de manto elevar (quadrados) e o centro de simulação do pico de anel (círculos), com relação à cratera centro, são apresentados como uma função do ângulo de impacto para a horizontal. As bandas cinzentas indicam os desvios relativos aproximados dos centros de pico-anel e de manto-uplift em Chicxulub, tendo em conta a incerteza no diâmetro das crateras e as localizações das diferentes características (ver Figura suplementar). 1).,

as simulações de impacto apresentadas nos figos. 2 e 3 empregar uma velocidade de impacto de 12 km/s, apenas um pouco maior do que o mínimo possível de velocidade—velocidade de escape da Terra de 11,2 km/s. Enquanto estes resultados são susceptíveis de ser representante de ~25% de todos os impactos que ocorrem a velocidades inferiores a 15 km/s, nós também realizou outro conjunto de simulações com mais provável de impacto de velocidade de 20 km/s (perto da Terra média e a mediana de asteróides de impacto speed23) para analisar a sensibilidade dos resultados a velocidade do pêndulo., Os impactos de velocidade mais elevada produziram compensações semelhantes no centro do manto e no centro do anel de pico simulado (comparar figos. 2 e 3 com figos suplementares. 6 e 7), e as mesmas tendências em compensações com o ângulo de impacto (Fig. 5).uma consequência importante de uma maior velocidade de impacto é o aumento da produção de material fundido causada por pressões de choque mais elevadas perto do local de impacto (por exemplo, comparar Fig. 2a e Fig. suplementar. 6a)., O maior volume de fusão complica a interpretação da estrutura do anel de Pico nas simulações de 20 km/s, pois não se espera que a dinâmica do derretimento seja bem capturada, dada a resolução espacial de 500 m das simulações 3D, e provavelmente continuaria muito tempo depois do tempo final da simulação. No entanto, a distribuição lateral do material fundido em relação ao material de anel de pico no final das simulações (figos suplementares., 8 e 10) sugere que, abaixo de um ângulo de impacto de \(4{5}^{\circ }\), há uma alta concentração (chapa grossa) de surficial derreter no downrange quadrante da cratera, o que é susceptível de prejudicar ou impedir a formação de um acidente topográfico de pico anel esses azimutes. Os nossos resultados apoiam, portanto, a ideia de que as planificações do anel de pico em forma de carapaça de cavalo são indicativas de impactos de ângulo raso, com a lacuna no diagnóstico do anel de pico da direcção de downrange24.,

comparação com observações

assimetria no desenvolvimento de crateras produz diferenças na estrutura central de crateras nas direções uprange e downrange. Enquanto o centro de simulação de pico anel parece ser consistentemente deslocamento downrange da cratera do centro de ~5% do diâmetro da cratera em três impactos oblíquos, o centro do manto soerguimento é compensado uprange da cratera de centro em a \(6{0}^{\circ }\) impacto e, em menor medida, o \(4{5}^{\circ }\) impacto; e é compensado downrange em \(3{0}^{\circ }\) impacto (Fig. 5)., Este padrão de deslocamento mantle-uplift em relação à borda final da cratera é uma consequência da mudança correspondente no deslocamento da parte mais profunda da cratera transitória em relação ao centro da cratera final. Observações geofísicas em Chicxulub sugerem que os centros de pico-anel e mantle-uplift são deslocados em diferentes direções, aproximadamente opostas do centro da cratera (Fig. 1). Incerteza nas localizações precisas dos centros da cratera, anel de pico e sustentação do manto (Fig. suplementar., 1), bem como a incerteza no diâmetro da cratera 25, contribuem para uma incerteza aproximada de 26% e 48% para o deslocamento relativo do Pico do anel e da elevação do manto, respectivamente (faixas cinzentas na Fig. 5). A comparação destas observações com os nossos resultados de simulação sugere que a configuração observada é mais semelhante à simulação de impacto \(6{0}^{\circ }\) a 20 km/s; Fig. 5).

também observamos uma mudança sistemática na diferença de up/downrange na estrutura da subsuperfície de anéis de pico simulados com ângulo de impacto(Fig. 4)., Semelhante à situação em um impacto vertical, em \(6{0}^{\circ}\) o anel de pico simulado é formado de rochas graníticas graníticas sobrestimadas a partir da elevação central acima de rochas sedimentares descidas a partir da parede transitória da cratera, em todas as direções. No entanto, as rochas sedimentares são mais profundas e se estendem mais abaixo do anel de pico simulado na direção de uprange em comparação com a direção de downrange (Fig. 4)., Em \(4{5}^{\circ }\) e \(3{0}^{\circ }\) esta diferença é mais pronunciada: no lado descendente da cratera, as rochas sedimentares encravadas interiormente não se estendem sob o anel de pico simulado (Fig. 4) devido ao aumento da borda da cratera transitória nesta direção. Esta configuração de downrange é inconsistente com interpretações geofísicas em Chicxulub, que sugerem que blocos sedimentares de queda se encontram sob a porção exterior do anel de pico em todos os azimutes offshore12,25., No entanto, as assimetrias de pré-impacto na espessura do sedimento, profundidade da água, particularmente na parte nordeste da cratera (e potencialmente na crosta), também podem afetar a estrutura sob o pico do anel 3.

um indicador proposto de impacto de ângulo raso é a truncação do anel de pico na direção de downrange24. As nossas simulações numéricas a velocidades típicas de impacto terrestre (20 km / s) são consistentes com a produção de uma abertura no anel de pico na direcção descendente para ângulos de impacto com menos de 45° (figos suplementares. 8 e 10)., No entanto, uma lacuna proeminente no anel de pico de Chicxulub que pode indicar um impacto de ângulo raso não é suportada pelos dados geofísicos. A expressão topográfica do anel de pico é claramente resolvida em todas as linhas de reflexão sísmica radial através da porção offshore da crater28 e é particularmente proeminente na linha de reflexão sísmica noroeste Chicx-B28, a direção descendente de acordo com a hipótese de impacto de ângulo raso proposta por Schultz e D’Hondt8., Embora a porção terrestre da cratera não tenha sido capturada sísmicamente, a anomalia anular de gravidade negativa que tem sido mostrada para correlacionar-se com a posição do anel de pico ao largo é bem pronunciada e contínua nesta região, sem quebra que possa indicar uma abundância de derretimento ou mudança no caráter do anel de pico. A continuidade da Assinatura geofísica do anel de pico, portanto, também suporta uma trajetória de impacto mais inclinada.,em resumo, nossas simulações numéricas de impactos oblíquos em escala de Chicxulub parecem ser mais consistentes com a estrutura interna da cratera de Chicxulub para um ângulo de impacto inclinado de 45-60° para a horizontal. Se as assimetrias observadas no uplift Moho, uplift central e anel de pico da estrutura de Impacto de Chicxulub são atribuíveis à trajetória de impacto, a direção implícita de impacto é nordeste-sudoeste. Esta é a direcção oposta à proposta por Hildebrand et al.11 baseado no desvio da elevação central em relação ao centro da cratera., Nossos resultados indicam que a elevação do solo da cratera ocorre em uma direção downrange ao invés de uprange, consistente com simulações numéricas de formações complexas de crateras19 e interpretação geológica de elevações estruturais Erodidas em crateras complexas terrestres9,29.análises de crateras Venusianas não mostraram uma ligação clara entre as assimetrias nas características centrais das crateras e a direção do impacto., Observou-se uma ligeira tendência para o centro do anel de pico ser deslocado na direcção descendente, mas os resultados foram inconclusivos, em parte devido ao número relativamente pequeno de crateras utilizadas no estudo 30. A magnitude do desvio (0,03–0,07 D) é, no entanto, consistente com os nossos resultados de simulação numérica. Em contraste, não há correlação entre a direção da trajetória de impacto e o deslocamento do centro da cratera dos picos centrais em crateras pequenas e complexas 31., Embora não tenhamos simulado a formação Central de pico neste trabalho, os nossos resultados fornecem uma possível explicação para a ausência de correlação. Em ângulos íngremes, a elevação do solo da cratera inicia a elevação do centro da cratera, enquanto em ângulos rasos a elevação inicia a descida. Se os picos centrais representarem elevações centrais congeladas, podem, portanto, esperar-se compensações na direcção de uprange ou downrange a ângulos moderadamente oblíquos. 30–\(6{0}^{\ circ}\).,as implicações de um impacto de Chicxulub inclinado com inclinação inclinada

impactos que ocorrem em um ângulo de incidência íngreme são mais eficientes em material de escavação e conduzir uma grande cavidade na crosta do que impactes de incidência rasos5,19. O nosso ângulo de impacto preferido de ca. 60° está próximo do cenário vertical mais eficiente, o que sugere que estimativas anteriores de energia cinética do impactor com base em simulações de impacto vertical de alta resolução 2D2, 17 não precisam ser revistas dramaticamente com base no ângulo de impacto.,impactos inclinados inclinados acentuadamente favorecem uma distribuição mais simétrica do material ejetado da cratera entre ejeta5 proximal e distal. Assimetria na distribuição de ejecta foi originalmente usada por Schultz e D’Hondt8 como um argumento para um ângulo de impacto superficial em direção ao noroeste. Isto foi baseado na observação de que tanto o tamanho da partícula quanto a espessura da camada eram relativamente grandes em sites norte–americanos de K-Pg., Trabalhos posteriores mostraram que o número e tamanho de grãos de quartzo chocados presentes na camada global de ejecta diminui com a distância de Chicxulub, e é independente de azimuth32,33,34. Além disso, a camada dupla de 1-3 cm de espessura na América do Norte também é observada no sul e sudeste de Chicxulub em Colombia35 e Demerara Rise36 em paleodistâncias equivalentes de Chicxulub. A camada limite global K–Pg, portanto, tem uma distribuição ejecta mais ou menos simétrica, consistente com o nosso ângulo de impacto íngreme preferido.,

O ângulo de Impacto tem uma influência importante na massa de rochas-alvo sedimentares vaporizadas pelo impacto de Chicxulub37. As recentes simulações numéricas complementares da produção de vapor de impacto em impactos oblíquos utilizando o código de física de choque SOVA mostraram que um ângulo de trajetória de 30-60° constitui o pior cenário para a ejeção de alta velocidade de CO2 e enxofre pelo impact37 de Chicxulub., Neste intervalo de ângulos de impacto, a massa ejetada de CO2 é um fator de dois a três vezes maior do que em um impacto vertical e aproximadamente uma ordem de magnitude maior do que um muito rasa-ângulo de (\(1{5}^{\circ }\)) scenario37. Uma ausência de evaporitos na expedição 364 drill do IODP-ICDP é consistente com a vaporização altamente eficiente de rochas sedimentares em Chicxulub27., Nossas simulações sugerem, portanto, que o impacto de Chicxulub produziu uma distribuição quase simétrica de ejecta e foi um dos piores cenários para a letalidade do impacto pela produção de gases de mudança climática.