Asteroide i Barentshavet: Simulerer naturkatastrofen

For 142 millioner år siden traff en asteroide Barentshavet. Den voldsomme kollisjonen satte havbunnen i brann og sendte flere hundre meter store bølger mot Norge, Grønland og Russland. Nå bruker geologene simulering av flodbølgene for å lete etter spor fra naturkatastrofen.

RAGNAROKK: Allerede én time etter asteroidenedslaget i Barentshavet ble Finnmarkskysten truffet av gigantiske bølger. Illustrasjon: Sylfest Glimsdal ©

Da den halvannen kilometer store asteroiden "Mjølnir" for vel 142 millioner år siden traff Barentshavet med en hastighet på 20 kilometer i sekundet, var smellet så kraftig at det ble dannet et krater som er fem til seks kilometer dypt og 40 kilometer bredt midtveis mellom det som i dag er Vardø og Longyearbyen. Asteroiden fordampet i den kraftige kollisjonen. Havbunnen ble satt i flammer. Foruten aske har geologene funnet sjokkomdannet kvarts i krateret. Dette er en bergart som bare blir dannet ved ekstremt trykk og varme. I flere minutter var alt vannet presset bort fra havbunnen. Gigantiske bølger på opptil 300 meter ble sendt med voldsom kraft mot Norge, Russland og Grønland i en snittfart på langt over 200 kilometer i timen.

Geologisk spennende

Hadde det ikke vært for oljeinteressen i Barentshavet, ville katastrofen kanskje aldri blitt oppdaget. Under seismiske undersøkelser tidlig på nittitallet ble det funnet en struktur i havbunnen som senere viste seg å være et nedslagskrater. For å forstå den enorme naturkatastrofen, simuleres bølgebevegelsene. Da kan forskere studere hva slags innflytelse bølgene hadde da de slo mot land, hva bølgene gjorde med bunnsedimentene i havbunnen og hvordan livet i Barentshavet ble påvirket.

- Gjennom simuleringer kan geologene få vite mer om hva som egentlig skjedde, og de får indikasjoner på hvor de kan lete etter spor, forteller forsker Sylfest Glimsdal ved Institutt for informatikk. I doktorgradsavhandlingen sin simulerer han hvordan bølgene oppførte seg etter det brutale besøket fra verdensrommet. Forskningsprosjektet er et tverrfaglig samarbeid mellom Institutt for geofag, Matematisk institutt, Simula-senteret og International Center of Geohazards, som er et av landets tretten sentre for fremragende forskning.

En russisk forsker har simulert de første femten minuttene av hendelsen. Glimsdal og forskningsgruppen hans har tatt seg av resten. Han har simulert hendelsen etter dagens og datidens havdyp. For det er også greit å vite hvordan et asteroidenedslag ville ha artet seg i dag. For å simulere bølgebevegelsene trenger man digitaliserte kart fra havbunnen. Det finnes gode kart fra dagens havbunn. Derimot har det, ifølge Glimsdal, vært en krevende oppgave å rekonstruere og digitalisere geodataene fra fortiden.

Bølge jorden rundt

Høyden og farten på bølgene er avhengig av havdybden. Bølgene går fortest på dypt vann. Når bølgene nærmer seg grunnere havområder, presses bølgene til værs. Blir bølgene for høye i forhold til havdypet, brytes de. - De høyeste bølgene var opp mot 300 meter. Det er ekstremt høyt. Bølgene har antageligvis gått igjennom en serie med brytninger før de nådde land. Bølgene begynte allerede å bryte 100 kilometer fra land. Da var bølgene om lag 200 meter høye.

Den gang var havet mellom Norge og Grønland som en kanal. Simuleringer i kanalen viser at bølgene etter seks timer hadde forflyttet seg nesten 1800 kilometer. Da var bølgene 40 meter høye. Glimsdal forteller at bølgene mer eller mindre må ha beveget seg jorden rundt. For simuleringene bruker han en matematisk beskrivelse av bølgebevegelser som kalles Boussinesq-likningene. Disse likningene er matet inn i et dataprogram. Datakjøringene er tunge. Datakraften og minnet setter begrensninger på hvor store simuleringer man kan gjennomføre. Datamaskinen på Simula-senteret bruker seks til sju timer for å simulere den første timen etter asteroidekollisjonen. Da klarer datamaskinen å simulere et område på 800 ganger 800 kilometer rundt nedslagsfeltet. Det tilsvarer beregninger i 10 til 16 millioner punkter. Forskerne ønsker nå å utvide simuleringen til å gjelde de første åtte timene etter nedslaget i hele havområdet mellom Skandinavia, Russland, Grønland og områdene nord for Frans Josef Land. Da trenger man 150 til 200 millioner punkter. Slike beregninger krever kraftige superdatamaskiner. Sylfest Glimsdal håper å kjøre disse simuleringene på maskiner i Trondheim, Tyskland eller USA.

Kjapp løsning

For å få en idé om hva som skjer utenfor dagens simuleringsbegrensninger, beregner Glimsdal også bølgebevegelsene langs en rett linje i en-dimensjonal skala. For 1800 kilometers lengde tar simuleringene bare noen minutter. - Slike simuleringer gir en god beskrivelse av hovedtrekkene i bølgebevegelsene, men er ingen komplett modell. Foreløpig simulerer Sylfest Glimsdal bare bølgene frem til de nesten når land. Rett før land går bølgene gjennom en rekke nye brytninger. Nå skal Sylfest Glimsdal forske på hvor høye bølgene blir når de treffer land. Da kan geologene få en idé om hvor de kan lete etter landfaste geologiske spor etter asteroidenedslaget.

Mytiske bølger

Flodbølger har vært med på å utforme jorden slik vi kjenner den i dag og er en trussel mot folk og dyr i kystområdene. I enkelte områder har man funnet spor etter hundre meter høye flodbølger. Urbefolkningen i Australia har skremmende legender om herjingene til flodbølger.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap, Matematisk modellering, Simulering, visualisering, signalbehandling, bildeanalyse Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 12:01
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere