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Una carriera all’estero studiando impatti cosmici,
catastrofi ambientali e l’estinzione dei dinosauri
Elisabetta Pierazzo Planetary Science Institute
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Gli Inizi… 1988: Laurea in Fisica, Dipartimento Galileo Galilei, Universita’ di Padova
Silvia Sartori
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Primo espatrio 1989: Borsa di studio
“Ing. A. Gini” per l’estero
University of Pennsylvania Philadelphia
University of Arizona, Tucson
Primo contatto con gli Stati Uniti,
East Coast e Southwest
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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
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Secondo Espatrio: Dottorato Americano… 1990-1997: Dottorato in Scienze Planetarie presso il Lunar & Planetary Laboratory, University of Arizona, Tucson
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La mia carriera oggi
Ricercatore (dal 2002)
Ricercatore Affiliato (dal 2004)
Editore Associato (dal 2003)
“Cervello all’estero” Venerdi di Repubblica (Aprile 2005)
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Anno di Fondazione: 1972 Non Profit Ufficio Centrale: Tucson, AZ Piu’ di 40 ricercatori
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Un gruppo “interessante”…
Mark Sykes, direttore
Morgan Freeman in visita al PSI
Bill Hartmann, ricercatore
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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
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Cos’è un impatto cosmico?
D<Dtr
D>Dtr
Dtr= diametro di transizione da un cratere semplice a uno complesso (circa 4 km sulla Terra)
Onda d’urto
Proiettile Cratere semplice
Cratere complesso
Cratere transiente
Le dimensioni del cratere dipendono dall’energia
d’impatto e dalle proprietà dei materiali nel “target”
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Crateri d’impatto esistono su qualsiasi corpo planetario con
una superficie solida Luna
Mercurio
Eros
Thetys
Phoebe
Marte Ganimede Europa
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Crateri d’impatto terrestri
La Terra è il pianeta con il numero più basso di crateri d’impatto Perché?
Tettonica a zolle – Erosione – Sedimentazione – Vita Problema Oceani: esplorazione difficile + crosta oceanica giovane
~174
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Manicouagan, Canada (100 km)
Roter Kamm, Namibia (2.5 km)
Brent, Canada (4 km)
Wabar, Saudi Arabia (1.1 km)
Vredefort, South Africa (200-300 km)
Meteor Crater, AZ (1.2 km)
Wolfe Creek, Australia (0.9 km)
Spider, Australia (13 km)
Popigai, Russia (100 km)
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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
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Struttura misteriosa #1
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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
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Struttura misteriosa #2
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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
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Struttura misteriosa #3
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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
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Il Cratere Chicxulub Ottima preservazione: Sepolto sotto ~1 km di sedimenti
Struttura complessa, con diversi “anelli”: D = 180-200 km
NASA-JPL Shuttle Radar Topography mission
Schrodinger, Luna Barton, Venere
Età: 65 milioni di anni Coincide con il limite
Cretaceo/Terziario (KT)
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Il Limite Cretaceo/Terziario (KT) Prima estinzione identificata nelle rocce
terrestri (Cuvier & Brogniart, 1811)
Fossili Marini: scomparsa di micro- e macro- fossili
Fossili Terrestri: record incompleto
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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
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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…
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C’è davvero una connessione tra l’impatto cosmico che ha formato
Chicxulub e l’estinzione dei dinosauri?
C’è correlazione temporale?
C’è correlazione causa-effetto?
“Amici dinosauri, lasciate che vi presenti l’ordigno tecnologicamente piu’ avanzato and potente che sia mai stato inventato dalla nostra specie – la bomba a iridio.”
La vera ragione delle anomalie geochimiche al limite KT
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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?
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Impatto alla fine del Cretaceo
Piattaforma continentale + sedimenti + mare poco profondo 64.98± 0.05 milioni di anni
Emissione di gas importanti per il clima!
CO2 – H2O – SOx
Depositi massivi (spessore ∼3 km) di carbonati e evaporiti
nella regione d’impatto
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Modelli numerici di impatti
Modelli numerici (cioè simulazioni al computer) sono l’approccio migliore per investigare il processo di formazione dei crateri e di emissione di materiale
Proiettile
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Esempio: Impatto di un asteroide tipo KT
crosta terrestre
atmosfera terrestre
km
Everest
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Esempio: Impatto di un asteroide tipo KT
crosta terrestre
proiettile
km
Everest
materiale polverizzato,
fuso,vaporizzato
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Modelli numerici dell’impatto KT Simulazioni di: Asteroide con velocitá di 20 km/s Cometa con velocitá di 50 km/s di dimensioni intorno a 10 km di diametro
Regione d’impatto (target): Mare poco profondo 0.0 - 0.1 km Strato Sedimentario 0.1 - 3.0 km (carbonati+evaporiti) Crosta Continentale 3.0 - 33 km (granito) Mantello (dunite) > 33 km
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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
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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
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Effetti ambientali Perturbazione Climatica Mesi o Anni
(immediato) L’accumulazione di polvere e acido solforico in atmosfera
(oltre i 10 km) blocca la radiazione solare causando un raffreddamento alla superficie terrestre
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Effetti ambientali Pioggia Acida Mesi o Anni Dovuta all’acido solforico (evaporiti) e acido nitrico (azoto atmosferico) formati in atmosfera
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Effetti ambientali Effetto Serra Decenni o piu’ Riscaldamento dovuto all’aumento di CO2 (carbonati) in atmosfera
Rialzo delle temperature: siccità
inondazioni
scioglimento dei ghiacci (non al KT)
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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…
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Olanda
…ma ci sono anche momenti di svago! Slovenia Germania
Irlanda
Australia
Australia Giappone Dalmazia
Israele
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Ringraziamenti…
… dove sarei senza il loro appoggio?