El desierto de Taklamakan (China): una megaestructura de impacto?
Kord Ernstson
Universidad de Würzburg, 97074 Würzburg (Alemania), kernstson@ernstson.de
Octubre de 2020
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Comentario previo en la web en Español realizado por F.M. Claudin (Octubre 2020): El presente articulo, realizado por K. Ernstson, no pretende ser más que lo que es: Una investigación preliminar a partir de Google Earth sobre una “pretendida estructura de impacto” (en este caso megaestructura) enviada por el Sr. Akshay Saxena (investigador amateur). Este proceso, que puede parecer tedioso, es el que acostumbramos a seguir cuando nos envían estructuras sospechosas de ser generadas por un impacto.
En ningún caso el articulo pretende afirmar que sea una megaestructura de impacto sino que presenta características, desde el punto de vista geofísico y geomorfológico, que la hacen merecedora de una inspección más detallada para ver si se trata de una estructura de impacto. Es decir una estructura susceptible de ser “visitada” para ver si es o no es de impacto (aún constatando que su génesis ha venido siendo asumida, hasta el presente, por procesos ligados a la colisión de las placas Euroasiática e India). Dado que en el desierto Taklamakan se han realizado prospecciones petrolíferas, muchos de los datos de sísmica y de sondeos podrían servir para ello.
Finalmente destacar y agradecer el papel que tienen los investigadores aficionados, esos que muchas veces nos envían sus “posibles avistamientos de estructuras de impacto” – bien por fotos a partir de Google Earth u otras fuentes, bien con datos de campo e incluso a partir de muestras de mano y secciones delgadas. Primero por la confianza que depositan en los receptores de sus dudas y segundo por el esfuerzo que han realizado. Esfuerzo sin el cual una gran parte de la ciencia no avanzaría (y no solo la planetologia).
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Resumen: Un análisis geomorfológico del desierto de Taklamakan (sito al N de la cordillera del Himalaya) basado en las imágenes de Google Earth, permite apreciar que éste muestra características de ser una megaestructura de impacto, con una cuenca elíptica y un borde pronunciado también elíptico, de 1000 km de diámetro. La estructura elíptica puede haber sido originada a partir del choque entre la placa India y la placa Euroasiática (que dio lugar a la génesis de la cordillera del Himalaya). Existe una anomalía gravimétrica que se correlaciona con la estructura. Más evidencias de posible impacto no se conocen por el momento.
Palabras clave: Desierto de Taklamakan, China, estructura de impacto, anomalía gravimétrica, Placa India.
Un artículo completo en pdf puede ser descargado aquí.
Introducción:
Un usuario asíduo de internet marcó la zona mientras la inspeccionaba con la ayuda del NASA Worldwind Demo [website:- worldwind.earth/explorer] y decidió enviar por mail las imágenes capturadas al autor del presente artículo con la siguiente observación: “ He procedido a señalar lo que pienso que son las zonas de un gran impacto que pudo afectar la vida sobre la Tierra. No son zonas identificadas en la Base de impactos terrestres (Earth Impact Database). La zona más grande se corresponde con el desierto de Taklamakan ubicado en el oeste de China y la más pequeña se halla en el oeste de Mongolia. Únicamente la parte curva del sur de la estructura mayor, que es la parte curvada del sur de los Himalayas, coincide con un límite de placas tectónicas. La razón para la formación del resto de esta gran zona (las regiones montañosas) no es muy conocido”.
Familiarizado con las habituales preguntas provinentes de todo el mundo sobre posibles grandes y pequeños impactos que deberían ser visibles a través de las imágenes de satélites, debo decir que el escepticismo fue mi primera reacción. No obstante, la región que señalaba la gran estructura de China apareció en el monitor de mi ordenador y de manera poco habitual el programa Google Earth mostraba una estructura bastante impresionante (Fig. 1). A partir de ahí empezé a jugar con las posibilidades que permite el uso de Google Earth, con un resultado poco claro en el que vale la pena pensar pero del cual ya se remarca que se trata de un juego científico y que no constituye ninguna recomendación para la Base de datos de impactos Terrestres.
2 Morfologia:
Al procesar la imagen del desierto de Taklamakan o de la Cuenca del rio Tarim puede apreciarse una forma aproximadamente de plano elíptico, el cual, aparte de la abertura del rio en la parte este, está rodeado por cordilleras montañosas que se alzan de manera abrupta (Figs. 1-3). De acuerdo con el el mapa geológico de China, la parte plana de la Cuenca está ocupada por areniscas del Cuaternario con algunos materiales marginales del Terciario (Fig. 3).
Fig. 1. Mapa de localización para la región desértica bajo discusión (extraído de Google Maps)
Fig. 2. El río Tarim en el desierto de Taklamakan. Los ríos presentes en la cuenca están sin agua la mayor parte del tiempo. Extraído de Wiki Commons.
Fig. 3. Detalle del desierto. Geologia: Cuaternario en la cuenca y Terciario en el borde.
Para un examen más detallado de la cuenca, se procedió a realizar 16 perfiles topográficos (Fig.4) que convergían aproximadamente en el centro de la cuenca. Las secciones de dichos perfiles topográficos pueden observarse en la Fig. 5.
Fig. 4. Perfiles topográficos radiales centrados aproximadamente en la mitad de la estructura elíptica.
Fig. 5. Perfiles topográficos obtenidos a partir de la imagen de Google Earth. Se ha marcado en blanco el borde sugerido de la estructura. Las secciones de los perfiles radiales, que parten del centro de la estructura, se han dispuesto de forma paralela a partir de la hipotética mitad de la estructura (así puede compararse la variación de la topografía en la mitad derecha e izquierda de la imagen de la estructura).
En la Fig. 6., las secciones de los perfiles adyacentes se sobreimpusieron una sobre otra. De este modo puede apreciarse como existe un buen ajuste a lo largo de cientos de quilómetros, lo cual explica el borde de excelente morfología presente alrededor de la cuenca.
Fig. 6. Superposición de las líneas de los perfiles topográficos de la Fig.4. que muestran – en parte – ajustes remarcables.
Si los bordes señalados en la Fig. 5 son transferidos al mapa de Google Earth, puede apreciarse como forman una elipse quasi perfecta con la excepción de la interrupción presente en la parte este (Fig. 7). Una pequeña elipse subparalela, que sigue principalmente el valle del rio Tarim en la parte Norte (Fig.2), puede ser también estructural como será discutido con posterioridad
Fig.7. Borde elíptico de la estructura uniendo los puntos azules de la Fig.4.
Fig.8. Borde elíptico externo (Fig.7) y posible anillo interno de la estructura
3 Gravimetria
En la figura 9 se ha marcado un rectángulo , que engloba la cuenca, en una sección del mapa de anomalías de Bouguer de China. En esta sección las isolinias se digitalizaron de modo que un nuevo mapa gravitativo fue creado para su posterior procesado (Fig.10).
Fig.9. Sección digitalizada del mapa de anomalías de Bouguer de China. Fuente: Gifex [1]
Fig. 10. El mapa de anomalías de Bouguer obtenido a partir de las isogalas digitalizadas en la Fig. 9. Obsérvese que Kriging extrapola para el contenido del rectángulo. La extracción de los perfiles de gravedad se realiza a lo largo de las líneas de color blanco (Fig.12).
En la representación de color rediseñada del mapa gravitativo (Fig. 10), la gran anomalía negativa de los Himalayas esta seguida por otra anomalía relativamente negativa en el norte que podría estar relacionada con la cuenca de Taklamakan en términos de forma y gradientes. Un método común en gravimetría para extraer las distribuciones locales de gravedad es construir y sustraer un campo de tendencia regional a partir de los datos, lo cual se hizo y se muestra en la Fig. 11. Una limitación es que el campo regional únicamente forma un marco muy pequeño alrededor del campo de la anomalía residual local y añade datos generados artificialmente mediante extrapolando el Kriging. Consecuentemente, al campo regional de la Fig. 11 también contiene algunas partes del campo local. Como puede apreciarse en la Fig. 11, el cálculo del campo residual ha cerrado de modo más fuerte la anomalía negativa y la ha torcido ligeramente mediante un anillo de anomalías relativamente positivas.
Fig. 11. El campo de anomalías gravitativas residuales después de la remoción del campo regional y las líneas para dibujar los perfiles gravitatorios (Fig. 12).
A partir del campo gravitativo de la Fig. 10 y del campo residual de la Fig. 11, los marcados perfiles gravitativos se sobreimpusieron como puede apreciarse en la Fig. 12. En particular, los perfiles del campo residual muestran una simetría aproximada tanto para el perfil del eje longitudinal como para el del eje transversal, con un borde positivo, indentaciones periféricas y un área central relativamente positiva, todo lo cual será discutido con posterioridad.
Fig. 12. Perfiles de anomalía de Bouguer extraídos de los campos de la Fig 10 y 11.
Fig. 12 A. Modelo de densidad simple para la cuenca del desierto de Taklamakan.
El perfil gravitatorio N-S fue seleccionado a partir de un sencillo modelo de cálculo 2.5 D cuyo resultado puede apreciarse en la Fig. 12 A. Dada la ausencia de una densidad más específica y de datos estructurales, la modelización dio lugar a una distribución en dos capas que asume un déficit de masa responsable de la anomalía gravitativa central negativa. A causa de esta simple suposición, la forma de la masa negativa sigue más o menos la morfología de curva gravitativa. Esto revela una depresión central con una densidad reducida y una profundidad de aproximadamente 5-8 Km.
4 Discusión
Como el título del artículo destaca, la interpretación de la cuenca de Taklamakan esta marcada con un signo de interrogación, que no hace falta señalar más aquí. El punto de partida para la presente investigación es la morfología de la cuenca, que con los perfiles topográficos realizados a partir de Google Earth describe una sorprendentemente estructura elíptica, consistente básicamente en una llanura desértica rodeada por una abrupta cordillera de montañas. El cruce morfológico del borde de la cuenca, que también es destacable, se pone de relieve con los perfiles topográficos, que pueden seguirse de forma congruente a lo largo de distancias de hasta 200 Km. No es fácil citar un proceso geológico para la formación de esta amplia cuenca que de lugar a esta geometría tan pronunciada. Aparentemente la morfología elíptica continua en el interior, hecho parcialmente marcado por el sistema de drenaje (FIg. 2) y por la obvia vegetación de valle que puede apreciarse mediante Google Earth (Fig. 8).
Llegados a este punto, puede discutirse sobre un posible impacto. Si atendemos tan sólo a la pura morfología, la elipticidad no es un problema particular si asumimos que una gran estructura circular fue generada por impacto y deformada con posterioridad. Es el caso del impacto Precámbrico de Sudbury, de morfología elongada (cuasi elíptica) hoy en día (Fig. 13), que fue comprimido por los subsecuentes procesos tectónicos responsables de la generación de montañas.
Fig. 13. La estructura de impacto de Sudbury deformada tectónicamente (Canadá). El tamaño original de la estructura es de 200-250 km. Fuente: NASA.
Como puede apreciartse en la Fig 14, esto también pudo suceder en el caso de la cuenca de Taklamakan. En este caso, ¿ qué es lo que produjo el cambio de circulo a elipse?. Para explicar esto, tenemos que mirar la Figura 15 y tratar de entender la Tectónica de Placas.
Fig. 14. De un impacto circular a una estructura elíptica por compresión.
El mapa de la Fig. 15 muestra el esquema de la colisión entre la placa India y la Euroasiática en el norte y la presencia de la cordillera del Himalaya. En el mismo esquema se ha remarcado la cuenca de Taklamakan. La dirección de movimiento de la placa India está señalado por una flecha, y no se requiere una gran imaginación para ver aquí el posible empuje para pasar de una estructura de impacto circular a una elipse aproximadamente transversal.
Fig. 15. Tectónica de placas: El movimiento de la placa India contra la placa Euroasiática (colisión continental). La elipse de color amarillo: La cuenca de Taklamakan. Imagen modificada de la NASA.
Pero volvamos a la gravimetría. Las medidas gravimétricas han sido utilizadas durante mucho tiempo [y para diversas estructuras de impacto; e.j., 2] para explorar la estructura interna y externa, para estimar la masa excavada y eyectada, así como para calcular la energía de impacto.
Si queremos relacionar el mapa de gravedad de la Fig. 11 con la estructura de la cuenca, primero tenemos que explicar porque ambas parecen desplazadas una respecto de la otra (Fig. 16). Para los lectores que no están familiarizados con la gravimetría, la Fig. 17 proporciona un ejemplo gravimétrico característico de la bien conocida estructura de impacto de Ries (Alemania), que es mucho más pequeña, pero que hace que las conexiones sean particularmente claras. En el caso de Ries, en primer lugar se realizó un estudio gravimétrico de una gran área (Fig. 17, a la izda) que mostró la anomalía gravitatoria negativa ya conocida por las primeras mediciones efectuadas con péndulos. Como puede observarse fácilmente, el centro de la anomalía negativa esta fuertemente desplazado de manera excéntrica hacia el borde de la cuenca de impacto. Una construcción del campo regional que determina las distribuciones de grandes masas en la profundidad de la corteza Terrestre y que se superpone a la anomalía local de Ries ha sido deducido en la Figura 17 (parte derecha), con lo que la anomalía de Ries relacionada con el impacto se ha desplazado casi hasta el centro de la estructura del cráter (que es a donde pertenece realmente).
Fig. 16. Localización de la cuenca morfológica (Fig 7) y la posible anomalía gravitatoria residual desplazada.
Fig. 17. Anomalías gravitativas de la estructura de impacto de Ries: campo medido originalmente ( a la izda) [3] y campo residual después de la eliminación del campo regional [4].
Volviendo a la cuenca de Taklamakan y a la anomalía gravitativa desplazada del campo residual (Fig. 16), admitimos que aquí ya se ha restado un campo regional a partir del campo gravitativo original de Bouguer (Fig. 11). No obstante, como ha sido mencionado, esto es tan solo fue una solución provisional, ya que no se conoce la distribución adicional de la gravedad en un marco mucho mas grande debido a la ausencia de datos. Si consideramos que a gran escala y a gran profundidad en la zona de colisión de la placa tectónica con la placa India sumergida y la enorme anomalía del Himalaya, así como los datos completamente perdidos en el norte de la Cuenca, en última instancia se desconoce el verdadero campo regional y el cambio perceptible debe parecer bastante comprensible.
Por lo tanto concentrémonos en la anomalía de la gravedad en si misma y en los perfiles de la gravedad de la Fig. 12. Un primer modelo muy aproximado nos muestra un déficit de masa que se extiende varios kilómetros y que se adapta con su base a la curva de gravedad (Fig. 12 A). Si en lugar de la diferencia de densidad de -0,4 g/cm3 se elige la mitad de la diferencia grande (-0,2 g/cm3), el déficit de masa se extiende más de 10 km hacia abajo. Por supuesto, muchas otras distribuciones de masa también se pueden adaptar a la curva de medición, pero en vista de una primera idea de la distribución de masa, esto no se produce en este caso y también tiene poco sentido.
Más interesante es el curso general de la gravedad a lo largo de los perfiles que se cruzan en el centro (Fig. 18) con un máximo relativo en el medio rodeado por mínimos marginales. Esta forma recuerda fuertemente a las curvas de gravedad de otras grandes estructuras de impacto, que se han añadido en la Fig. 18 para su comparación.
En general, tal máximo de gravedad central se explica por el hecho que en las grandes y complejas estructuras de impacto, el cráter transitorio colapsa durante la fase de modificación de la craterización por impacto, de modo que la forma hueca se llena en gran parte de nuevo y, junto con el rebote elástico, se forman anillos internos y/o levantamientos centrales. Dado que la densidad en la corteza terrestre por lo general se incrementa en profundidad, un ascenso de masa desde zonas profundas puede dar lugar a anomalías gravitativas positivas en la parte interior.
En consecuencia, también se puede formar una anomalía anular en las grandes estructuras de impacto en vez de una central, como muestran los perfiles de las estructuras de impacto de Popigai (Rusia) y de Lairg (Norte de Escocia) (Fig. 18)
Fig 18. Perfiles gravitativos de Bouguer para la cuenca de Taklamakan y, a modo de comparación, las estructuras de impacto (rojo) de Chicxulub y de Manicouagan. A pesar de las claras diferencias en cuanto al tamaño no se puede ignorar una cierta similitud. Como se menciona en el texto, en lugar de la anomalía positiva central, también pueden presentarse anomalías anulares relativamente positivas, tal y como los dos perfiles inferiores constatan. También se ha discutido el diámetro de 50 km para el impacto de Lairg, pero solo se ha considerado el anillo interior. Los perfiles de comparación se tomaron de [5] en una forma ligeramente modificada.
Mientras que los perfiles gravimétricos usados aquí para la comparación hacen referencia a estructuras de impacto que presentan un orden de magnitud más pequeño que el de la cuenca de Taklamakan, es más comparable con la anomalía de Wilkes Land que ha sido discutida durante algún tiempo como una expresión de una gran estructura de impacto bajo el hielo antático [6]. Ésta ha sido puesta de manifiesto recientemente por un nuevo estudio de la gravedad a través de satélites, en el que se ha esbozado con mayor precisión un pico de gravedad circular de 500 Km rodeado por un anillo de anomalías relativamente negativas dentro de una depresión del lecho rocoso topográfico (Fig. 19)
Fig. 19. La anomalía gravimétrica de Wilkes Land simplificada y modificada a partir de [7]. La línea roja es una sección de la línea de perfil en la Fig. 20.
Fig. 20. Wilkes Land (Antártida): un supuesto mega impacto bajo la capa de hielo. Anomalía libre de la gravedad obtenida a partir de los datos de satélite. La anomalía positiva en el centro (ver flecha) ha sido atribuida a un levantamiento isostático del manto terrestre [6] posterior al impacto. Perfil digitalizado a partir del mapa de contornos gravitativos previo [8, Fig.1].
La estructura de Wilkes Land, que hasta ahora ha sido clasificada por algunas bases de impacto como una posible o probable estructura de impacto, y que se acerca a la escala de la cuenca de Taklamakan, nos enseña como las estructuras de mega impacto todavía pueden ser identificadas para su discusión incluso aunque no sean directamente accesibles y no hayan aún muestras de campo disponibles.
Las anomalías gravitativas de ambas mega estructuras parecen bastante similares con amplitudes aproximadamente comparables y una anomalía central relativamente positiva rodeada por un borde relativamente negativo. Si en el caso del cráter de Wilkes Land la acumulación de masa central (“Mascon”) puede explicarse de manera plausible por un ascenso de material más denso del manto [6], en el caso de un impacto en Takamaklan también podrían ser considerados procesos similares aunque en este caso las condiciones en el área de colisión entre las placas India y Euroasiática son probablemente más complejas.
Los lectores que estén tan familiarizados con los procesos de impacto y que estén preocupados por el tamaño del impactor que pudo haber creado esta estructura gigante (la de Tamaklakan), pueden asumir que tenia varias decenas de kilómetros de diámetro. La pregunta de si queda algo de este cuerpo impactor en las profundidades de la corteza y el manto de la Tierra, o si también ha sufrido compresión por la placa India, debe responderse en el sentido de que a tenor de los hallazgos en investigación sobre impactos, el cuerpo impactor al golpear sobre la superficie terrestre con una velocidad cósmica se vaporiza prácticamente por completo.
Lo dejaremos aquí de momento, pero no antes de que se haya abordado la cuestión de la edad del posible impacto.
De acuerdo con la sugerencia de que la estructura elíptica aparece a partir de una estructura de impacto originalmente circular por efecto de la presión de la placa India sobre ella, el postulado evento tuvo que haber sucedido antes que la placa India se separara de Gondwana (aproximadamente hace unos 100 Millones de años) o durante su movimiento hacia el N. De acuerdo con [9], la colisión con la placa Euroasiática se inició hace unos 55 Millones de años. Por lo tanto, un posible evento de impacto permanece bastante indeterminado en el tiempo; por otra parte, también pudo haber ocurrido en tiempos más tempranos. Si el impacto sucedió, esto podría estar indicado por el hecho de que la excavación tuvo que haber producido enormes cantidades de eyectas, los cuales deberían ser visibles aún hoy en día si el impacto fuera más reciente y pudieran ser identificados como tales. Una especulativa y asociada extinción en masa queda fuera de lugar.
5 Conclusiones
La historia de la estructura del desierto chino de Taklamakan empieza con el interés de un aficionado por los fenómenos geológicos, pero con una base científica. Existen muchos de éstos aficionados y quizás más de los que se piensa, y el autor de éste artículo ha tenido en diversos casos grandes experiencias positivas con ellos, especialmente cuando resulta que los hallazgos aportan más conocimiento científico. A este respecto, cabe señalar que en los últimos tiempos un conjunto de impactos recién descubiertos no fue localizado por geólogos o investigadores de impactos sino por aficionados. Aficionados que recolectaron y documentaron, en parte durante años, grandes cantidades de rocas, elaboraron mapas, realizaron preparaciones que se examinaron bajo microscopio, lo que también dio lugar a publicaciones. Pero todo este trabajo es en gran medida ignorado por la investigación de impacto establecida.
En el caso de Taklamakan, por el momento debe permanecer abierto a lo que venga detrás, pero también en este caso el ímpetu para un resultado científico potencialmente significativo podría haber venido una vez más de un investigador lego y aficionado.
Agradecimiento – Akshay Saxena suministró la primera indicación de la notable estructura en China y dio algunas sugerencias útiles para mejorar el manuscrito
Referencias
[1] Gfex –https://www.gifex.com/detail-en/2011-08-03-14241/Bouguer_gravity_anomaly_in_China.html
[2] Sweeny, J.F. (1978): Gravity study of great impact. Journal of Geophysical Research, 83, 2809-2815.
[3] Jung, K. and Schaaf, H. (1967): Gravimetermessungen im Nördlinger Ries und seiner Umgebung, Abschätzung der gesamten Defizitmasse. – Z. Geophysik, 33, 319-345.
[4] Kahle, H.-G. (1969): Abschätzung der Störungsmasse im Nördlinger Ries. – Z. Geophysik, 35, 317-345.
[5] Simms, M.J. and Ernstson, K. (2019): A reassessment of the proposed ‘Lairg Impact Structure’ and its potential implications for the deep structure of northern Scotland. – J. Geological Society, 176, 443-446.
[6] von Frese, R.R.B., Potts, L.V., Wells, S.B. and Leftwich, T.E., Rae Kim, .,Woo Kim, J., Golynsky, A.V., Hernandez, O., Gaya-Pique ́, L.R. (2009): GRACE gravity evidence for an impact basin in Wilkes Land, Antarctica. – Geochemistry Geophysics Geosystems, 10 (2), 14 p., doi:10.1029/2008GC002149 ISSN: 1525-2027.
[7] Klokočník1, J., Kostelecký, J., and Aleš Bezděk1, A. (2018): On the detection of the Wilkes Land impact crater. – Earth, Planets and Space, 70:135 https://doi.org/10.1186/s40623-018-0904-7.
[8] Weihaupt, J.G., Rice, A. and Van der Hoeven, F.G. (2010): Gravity anomalies of the Antarctic lithosphere. – Lithosphere, 2(6), 454-461.
[9] Scotese, C.R. (2001): The Collision of India and Asia (90 mya – Present). Deformation of Asia and the formation of the Himalayas and Tibetan Plateau. – http://www.scotese.com/indianim.htm