Introducción
Hace dos mil millones de años, una roca de entre 20 y 25 kilómetros de diámetro se estrelló en lo que hoy es la provincia del Estado Libre, en Sudáfrica, excavando un agujero de unos 250 kilómetros de ancho y poniendo de canto una sección de 25 kilómetros de la corteza del planeta. Esa cifra, de 20 a 25 kilómetros, procede de un reanálisis de 2022 publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets, y hace que el impactor de Vredefort sea mayor que el asteroide que mató a los dinosaurios.
El cráter propiamente dicho ha desaparecido. Lo que queda es el Domo de Vredefort, un domo erosionado de unos 90 kilómetros de diámetro, rodeado de colinas, que marca el pico de rebote situado en el centro exacto de la mayor estructura de impacto confirmada de la Tierra. En 2022, un conjunto de simulaciones informáticas reescribió el tamaño del objeto que lo originó.
¿Qué tamaño tenía el asteroide que creó el cráter de Vredefort?
Durante décadas, la respuesta de los libros de texto fue un objeto de unos 15 kilómetros de diámetro que viajaba a 15 kilómetros por segundo. Esa combinación produce un cráter de unos 172 kilómetros de ancho. El problema es que las pruebas geológicas de Vredefort apuntan a un cráter mucho mayor. Como escribió el equipo de Allen en 2022, «las estimaciones de uso común rondan los 170–300 km de diámetro, y la mayoría se inclina hacia el extremo superior de ese rango (250–280 km)».
En 2022, un equipo dirigido por Natalie Allen, que empezó el trabajo como proyecto de clase cuando cursaba el grado en la Universidad de Rochester y lo publicó como estudiante de doctorado en la Universidad Johns Hopkins, se propuso conciliar el impactor con el cráter. Junto con Miki Nakajima, profesora asistente de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente en Rochester, y con Kai Wünnemann, del Museum für Naturkunde de Berlín, Søren Helhoski y Dustin Trail, Allen realizó simulaciones de impacto con el código de física de choques iSALE. Su artículo, «A Revision of the Formation Conditions of the Vredefort Crater», apareció en el Journal of Geophysical Research: Planets el 8 de agosto de 2022.
Las simulaciones mostraron que, para excavar un cráter de unos 250 kilómetros de diámetro, el impactor tenía que ser mucho mayor que 15 kilómetros. Dos combinaciones encajan con las pruebas. Como lo expresan los autores, «encontramos que un impactor de 20 km con una velocidad de impacto de 25 km/s crea un cráter del tamaño de Vredefort»; alternativamente, un objeto de 25 kilómetros de diámetro que impacte a 15 kilómetros por segundo funciona igual de bien. El equipo resumió el impactor como un objeto de 20 a 25 kilómetros de diámetro, con una velocidad de entre 15 y 25 kilómetros por segundo.
El modelo hizo más que ajustar el diámetro del cráter. Reprodujo la distribución de los rasgos de choque que aún hoy son visibles en la roca: brechas, conos de impacto y rasgos de deformación planar en el cuarzo. Esa coincidencia confirmó que un impactor mayor y más rápido es coherente con el registro físico.
Por qué esto significa que superó al asesino de los dinosaurios
El asteroide que formó el cráter de Chicxulub, en México, hace 66 millones de años, el que se vincula con la extinción de los dinosaurios no avianos, se modela por lo general con unos 10 kilómetros de diámetro, y Chicxulub abarca unos 180 kilómetros. Un impactor de Vredefort de 20 a 25 kilómetros es mayor, y el cráter que dejó fue más ancho.
El impactor mayor no dejó ninguna capa de extinción masiva, porque casi no había nada complejo que matar. «A diferencia del impacto de Chicxulub, el impacto de Vredefort no dejó un registro de extinción masiva ni de incendios forestales, dado que solo había formas de vida unicelulares y no existían los árboles hace dos mil millones de años», dijo Nakajima. «Sin embargo, el impacto habría afectado al clima global, potencialmente, de forma más extensa que el impacto de Chicxulub». Añadió que el polvo y los aerosoles habrían bloqueado la luz solar y enfriado la superficie, y que «una vez que el polvo y los aerosoles se asentaron, lo que pudo tardar desde horas hasta una década, los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, emitidos por el impacto habrían elevado la temperatura global, potencialmente varios grados, durante un largo período de tiempo».
Las simulaciones también rastrearon dónde cayeron los escombros. Trabajos anteriores habían vinculado la eyecta del impacto con la región de Carelia, en la actual Rusia. El modelo de Allen implica que, hace dos mil millones de años, la masa de tierra que albergaba Carelia se encontraba a solo unos 2.000 a 2.500 kilómetros del cráter, mucho más cerca de lo que están hoy las dos regiones, y una posible comprobación de las reconstrucciones de dónde se situaban los continentes antiguos.
¿Qué edad tiene el cráter de Vredefort?
El impacto ocurrió hace unos 2.020 millones de años, en el período Orosírico de la era Paleoproterozoica. La datación más precisa procede de un estudio de 1996 de Sandra Kamo, Wolf Uwe Reimold, Thomas Krogh y W. P. Colliston, publicado en Earth and Planetary Science Letters. Midieron una edad uranio-plomo concordante de 2.023 ± 4 millones de años en granos de circón recién cristalizados y no sometidos a choque, hallados en una brecha pseudotaquilítica recristalizada cerca del centro de la estructura, un material que se formó en el momento del impacto.
Esa edad se ha mantenido con distintos métodos. La datación argón-argón de pseudotaquilitas con coesita y estishovita realizada por John Spray, Simon Kelley y Reimold en 1995 situó el evento casi en el mismo punto, y los diques de granófiro y las brechas de los campos auríferos del Witwatersrand arrojan todos edades de en torno a 2.020 millones de años. Algunos estudios citan cifras ligeramente distintas, de 2.019 a 2.020 millones de años, pero la dispersión es pequeña.
Las propias rocas de Vredefort son mucho más antiguas que el impacto. El basamento de granitos y rocas verdes del núcleo pertenece al cratón de Kaapvaal y tiene una edad de entre aproximadamente 3.100 y 3.500 millones de años. El impacto, ocurrido hace 2.020 millones de años, se limitó a reorganizar una corteza que ya existía desde hacía más de mil millones de años.
¿Es Vredefort el mayor cráter de impacto de la Tierra?
Según el consenso de los investigadores del impacto, sí: Vredefort es la mayor estructura de impacto confirmada de la Tierra. La UNESCO la describe como la más antigua, la mayor y la más profundamente erosionada de las estructuras complejas de impacto de meteorito del mundo, y como el escenario del mayor evento individual de liberación de energía que se sabe que haya afectado al planeta. El cráter original superaba a la cuenca de Sudbury, en Canadá, de 200 kilómetros, y al cráter de Chicxulub, de unos 180 kilómetros.
El diámetro exacto es incierto, y las fuentes de prestigio discrepan. El Observatorio de la Tierra de la NASA afirma que el cráter medía «en algún punto entre 180 y 300 kilómetros de ancho». El rango de Wikipedia va de 170 a 300 kilómetros. El equipo de Allen adoptó un diámetro original de 250 a 280 kilómetros. Un trabajo de escalado de Ann Therriault, Richard Grieve y Reimold de 1997, basado en la extensión de los rasgos de choque, apuntaba a unos 300 kilómetros. La documentación de la UNESCO cita un diámetro total de «unos 3-400 km» y un radio de 190 kilómetros para toda la zona perturbada.
Roger Gibson, de la Universidad del Witwatersrand, uno de los principales expertos en la estructura, explicó por qué es tan difícil fijar la cifra. «Si se piensa que el cráter de impacto original era un cuenco poco profundo, de esos en los que se sirve la comida, y se pudiera cortar el cuenco horizontalmente, capa a capa, se vería que el diámetro del cuenco disminuye con cada rebanada que se retira», dijo. «Por esta razón, no podemos fijar de forma categórica dónde se encuentra ahora el borde». Más de dos mil millones de años de erosión han cortado la parte superior del cuenco, de modo que la anchura que se conserva es menor que la que el cráter tuvo jamás.
El título de «mayor» se aplica a las estructuras confirmadas. La estructura de la Tierra de Wilkes, enterrada bajo el manto de hielo de la Antártida Oriental, sería mucho mayor si algún día resultara ser un cráter de impacto, pero su origen por impacto no está confirmado.
¿Es Vredefort el cráter más antiguo de la Tierra?
No, perdió ese título en 2020. La estructura de impacto de Yarrabubba, en Australia Occidental, fue datada en 2.229 ± 5 millones de años por un equipo dirigido por Timmons Erickson, entonces en el Centro Espacial Johnson de la NASA, que trabajó con investigadores de la Universidad de Curtin. Midieron edades uranio-plomo en monacita y circón recristalizados por el choque. Eso hace de Yarrabubba una estructura unos 200 millones de años más antigua que Vredefort y la actual poseedora del récord de estructura de impacto confirmada más antigua de la Tierra.
Vredefort es, por tanto, la segunda estructura de impacto más antigua con datación precisa, por delante de la cuenca de Sudbury, de 1.850 millones de años. Existen candidatas más antiguas (la estructura de Suavjärvi, en Rusia; la de Maniitsoq, en Groenlandia; la de Dhala, en la India), pero todas tienen una edad poco acotada o pruebas discutidas de que sean siquiera un impacto. Entre el trío de grandes impactos precámbricos con datación precisa, Vredefort es el mayor.
¿Dónde se encuentra el Domo de Vredefort?
El Domo de Vredefort se encuentra a unos 120 kilómetros al suroeste de Johannesburgo, a caballo entre las provincias sudafricanas del Estado Libre y del Noroeste. La pequeña localidad agrícola de Vredefort se sitúa cerca del centro geométrico; la población más grande de Parys, a orillas del río Vaal, es el núcleo turístico local. Koppies y Venterskroon completan el conjunto de asentamientos dentro de la estructura. El río Vaal serpentea a través del anillo de colinas, y el tramo más empinado de su curso atraviesa el domo, con rápidos y un inusual patrón trenzado.
Desde el suelo, el impacto es casi invisible por su tamaño y por la erosión. El patrón solo se resuelve desde el aire o desde la órbita, donde la mitad noroeste del domo aparece como un conjunto semicircular de crestas concéntricas. La mitad sureste está sepultada bajo rocas más jóvenes del Supergrupo del Karoo, razón por la cual el anillo visible es una media luna y no un círculo completo.
La UNESCO inscribió el Domo de Vredefort como Patrimonio de la Humanidad en 2005, el séptimo sitio de este tipo en Sudáfrica. El bien en serie abarca unas 30.111 hectáreas, un área principal de 30.108 hectáreas más tres componentes satélite de una hectárea cada uno, y está rodeado por una zona de amortiguación de cinco kilómetros destinada a protegerlo frente a proyectos de desarrollo. El comité lo inscribió con arreglo al criterio (viii) del patrimonio natural, y lo describió como el único lugar de la Tierra que expone un perfil geológico completo de un astroblema por debajo del suelo del cráter.
¿Cuál es la diferencia entre el Domo de Vredefort y el cráter de Vredefort?
Los dos nombres describen cosas distintas. El cráter de Vredefort, o más exactamente la estructura de impacto, es toda la formación de 250 a 300 kilómetros excavada por el asteroide, de la que la mayor parte ha sido erosionada o yace sepultada. El Domo de Vredefort es el levantamiento central, mucho más pequeño, situado en el corazón de ese cráter: el pico de rebote de roca que se elevó en los minutos posteriores al impacto, del mismo modo que el agua rebota formando una columna cuando cae una piedra en ella.
Cuando golpea un objeto grande, el suelo se hunde primero en una profunda cavidad transitoria y luego el fondo rebota. En Vredefort, el rebote levantó la corteza profunda unos 25 kilómetros, según las estimaciones, y rotó los estratos circundantes hasta dejarlos casi verticales. El domo es lo que sobrevivió después de que se meteorizaran unos 8 a 11 kilómetros de roca suprayacente; los especialistas en modelos de impacto suelen adoptar unos 10 kilómetros. Medido hoy, el anillo de colinas del domo abarca unos 70 kilómetros, la estructura levantada más amplia unos 90 kilómetros y el núcleo granítico del mismo centro unos 40 kilómetros.
Esa profunda erosión es la fuente del valor científico de Vredefort. La mayoría de los cráteres se estudian de arriba abajo, a través de sus suelos y bordes conservados. Vredefort solo puede estudiarse de abajo arriba: la erosión eliminó por completo el cuenco y dejó al descubierto la roca profunda que antes yacía debajo. Los visitantes que recorren en coche los 50 kilómetros que separan Potchefstroom de Vredefort cruzan rocas que se vuelven más antiguas con cada kilómetro, hasta terminar sobre granitos de entre 3.100 y 3.500 millones de años que antaño estuvieron a unos 25 kilómetros bajo tierra. «Estas secciones corticales expuestas son increíblemente raras en la Tierra», dijo Gibson. «La ventaja añadida aquí es que las rocas conservan un registro casi continuo que abarca casi un tercio de la historia de la Tierra».
Cómo demostraron los geólogos que fue un impacto y no un volcán
Durante la mayor parte del siglo XX, el Domo de Vredefort se interpretó como una estructura volcánica o de «criptoexplosión» que brotaba desde abajo. El cambio comenzó en la década de 1930, cuando los geólogos estadounidenses John Boon y Claude Albritton señalaron la ausencia de material volcánico y el parecido con lugares de impacto conocidos. En 1961, R. B. Hargraves documentó conos de impacto en las rocas de Vredefort, esos patrones de fractura cónicos y estriados que solo se forman bajo el choque extremo de un impacto o de una explosión nuclear. El caso se fue afianzando hasta mediados de la década de 1990, cuando los estudios de microdeformación confirmaron que los rasgos planares del cuarzo de Vredefort eran daño genuino por choque y la datación de circones vinculó la deformación con un único evento ocurrido hace 2.020 millones de años. Los geoquímicos detectaron además un pequeño componente meteorítico en la roca fundida.
En Vredefort, los conos de impacto aparecen en rocas situadas hasta unos 90 kilómetros del centro. Los rasgos de deformación planar del cuarzo, un daño microscópico de la red cristalina que es diagnóstico del choque, se extienden hasta unos 45 kilómetros, y las brechas de impacto llegan hasta unos 150 kilómetros. Esos radios son las reglas con las que los investigadores deducen un diámetro de cráter de 250 a 300 kilómetros. La estructura conserva también coesita y estishovita, formas densas de sílice de alta presión que, en rocas tan cercanas a la superficie, solo pueden haberse formado por el choque de un impacto, otra prueba que ningún proceso geológico lento puede imitar.
Diques de granófiro y pseudotaquilita: el registro de las rocas fundidas
Vredefort conserva dos tipos de roca fundida generada por el impacto, y cada uno cuenta una parte distinta de la historia. El Granófiro de Vredefort es auténtico fundido de impacto, roca que la colisión licuó. Hoy sobrevive en forma de nueve diques conocidos que rellenan fracturas verticales del domo. Dentro del núcleo granítico, estos diques alcanzan hasta 20 metros de ancho y 4 kilómetros de largo; en el límite entre el núcleo y el collar llegan hasta 65 metros de ancho y 9 kilómetros de largo, según las mediciones de Ann Therriault y colaboradores. El granófiro contiene en torno a un 20 % de fragmentos de roca sometidos a choque en volumen y presenta trazas geoquímicas del propio impactor, lo que lo señala como los restos drenados de la capa de fundido que antaño se acumuló en el cráter.
El segundo tipo, la brecha pseudotaquilítica, forma venas y redes oscuras que van desde vetas de apenas un milímetro de espesor hasta cuerpos de decenas de metros de ancho. Aparecen por todo el domo y muy lejos, hasta los campos auríferos del Witwatersrand. Se formaron por una combinación de fusión por fricción, cuando bloques de corteza se deslizaban unos junto a otros, y fusión por descompresión, cuando el levantamiento central colapsó.
Las rocas fundidas también fijan un límite superior al tiempo que tardó la estructura en asentarse. Los trabajos sobre los diques de granófiro indican que su emplazamiento se produjo en dos o más pulsos y que la relajación de la corteza tras el impacto duró del orden de un millón de años, una cola lenta para un evento cuya fase violenta duró solo unos minutos.
El vínculo con el oro: por qué Johannesburgo debe su riqueza a un asteroide
La cuenca del Witwatersrand, alrededor de Vredefort, alberga el yacimiento de oro más rico jamás encontrado. La cuenca ha producido más de 40.000 toneladas de oro, y las estimaciones de su parte en todo el oro extraído en la historia van desde aproximadamente una quinta parte hasta la mitad, según quién haga el recuento. El oro se descubrió en la cuenca en 1886, en la granja de Langlaagte, cerca de la actual Johannesburgo, y la fiebre que siguió levantó la ciudad. Los mismos estratos auríferos afloran en el collar del domo, a unos 120 kilómetros al suroeste.
El oro es anterior al impacto: se depositó en antiguos sedimentos fluviales a partir de hace unos tres mil millones de años. Pero el impacto puede explicar por qué todavía sigue ahí para ser extraído. La colisión hundió por fallas y plegó los estratos auríferos, arrastrando parte de ellos a mayor profundidad y rotando las capas hasta formar los arcos concéntricos que se ven hoy. Como señalaron Reimold y colaboradores en su síntesis sobre las rocas fundidas de la estructura, el recurso del Witwatersrand «se conservó de la erosión, según creen ahora algunos investigadores, principalmente como consecuencia del hundimiento por fallas y del plegamiento de los estratos auríferos debidos al impacto de Vredefort». El calor del impacto también impulsó un nuevo flujo de fluidos a través de una roca cuyos poros originales llevaban mucho tiempo sellados, y modificó cómo se aloja el oro en las capas auríferas.
La relación funciona también en sentido contrario. La estructura ha generado al menos 750 publicaciones científicas desde 1937, según el recuento de su documentación como bien del Patrimonio de la Humanidad, muchas de ellas sobre la geología y los recursos naturales de Vredefort y muchas impulsadas por las perforaciones mineras y de exploración que dejaron al descubierto la arquitectura profunda de la estructura. La misma minería que el impacto hizo rentable acabó cartografiando el propio impacto.
Leer los anillos: cómo reorganizó el impacto la corteza
El patrón concéntrico visible desde el espacio es la raíz erosionada de la deformación del cráter. Alrededor del núcleo granítico, el impacto invirtió e inclinó abruptamente las rocas estratificadas del Supergrupo del Witwatersrand, las lavas de Ventersdorp y el Supergrupo del Transvaal. Hacia el exterior, la secuencia de edades de las rocas se invierte en algunos puntos, resultado de estratos plegados sobre sí mismos. Las capas más duras, en particular las cuarcitas, resisten la erosión y se alzan como las crestas de líneas blancas de la región montañosa de Vredefort.
Vredefort es además una de las pocas estructuras de impacto de múltiples anillos de la Tierra. Las cuencas de múltiples anillos son comunes en otros lugares del sistema solar, siendo Valhalla, en la luna de Júpiter Calisto, el ejemplo clásico, pero en la Tierra la erosión y la tectónica de placas han borrado casi todas.
Qué habría hecho el impacto al planeta
Hace dos mil millones de años, la biosfera de la Tierra era microbiana. La atmósfera apenas había comenzado a contener oxígeno libre tras el Gran Evento de Oxidación, y no había plantas, animales ni bosques que quemar. Un impactor de 20 a 25 kilómetros habría tenido, aun así, consecuencias a escala global. El modelo apunta a polvo y aerosoles lanzados a gran altura en la atmósfera, que bloquearon la luz solar y enfriaron la superficie durante el tiempo suficiente para amenazar a los organismos fotosintéticos que sí existían, seguidos de un rebote de efecto invernadero causado por el dióxido de carbono liberado por el impacto, que pudo calentar el planeta varios grados durante un período prolongado.
Como no había criaturas con conchas duras ni plantas terrestres que dejaran una capa fósil de extinción, las consecuencias climáticas se reconstruyen a partir de la física y no se leen en un recuento de víctimas. Un modelo más preciso del mayor impacto de la Tierra afina la forma en que los investigadores simulan otros impactos antiguos y evalúan los futuros.
Preguntas frecuentes
¿Qué edad tiene el cráter de Vredefort?
El impacto se produjo hace 2.023 ± 4 millones de años, una fecha obtenida mediante la datación uranio-plomo de granos de circón formados por el impacto en un estudio de 1996 de Kamo, Reimold, Krogh y Colliston. Eso lo sitúa en el período Orosírico de la era Paleoproterozoica. Las rocas que deformó son todavía mucho más antiguas, con edades de más de tres mil millones de años.
¿Qué tamaño tenía el asteroide que impactó en Vredefort?
El estudio de Allen et al. de 2022 estimó que el impactor medía de 20 a 25 kilómetros de diámetro y viajaba a una velocidad de entre 15 y 25 kilómetros por segundo. Eso es mayor que el asteroide de unos 10 kilómetros asociado al cráter de Chicxulub y a la extinción de los dinosaurios. La antigua cifra de los libros de texto, un impactor de 15 kilómetros, producía un cráter demasiado pequeño para ajustarse a las pruebas geológicas.
¿Se puede visitar el Domo de Vredefort?
Sí. El domo es un sitio del Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO situado a unos 120 kilómetros al suroeste de Johannesburgo, a aproximadamente dos horas en coche. La localidad de Parys, a orillas del río Vaal, es la principal base para los visitantes, y se ofrecen visitas geológicas guiadas, senderismo y rafting en el río. La estructura es tan grande que su forma se aprecia mejor en imágenes de satélite o desde miradores elevados que desde un único punto sobre el terreno.
¿Por qué es importante el cráter de Vredefort para la minería del oro?
El impacto deformó la cuenca aurífera del Witwatersrand, que ha producido más de 40.000 toneladas de oro, alrededor del 22 % de todo el oro contabilizado sobre la superficie. Al hundir por fallas y plegar las capas auríferas, se cree que el impacto contribuyó a conservarlas de la erosión, y el calor que generó impulsó fluidos que remodelaron la mena. El oro se descubrió en estas rocas en 1886.
¿Sigue siendo Vredefort el cráter de impacto más antiguo de la Tierra?
No. Desde 2020, la estructura de Yarrabubba, en Australia Occidental, datada en 2.229 ± 5 millones de años, ostenta el récord de estructura de impacto confirmada más antigua, unos 200 millones de años más antigua que Vredefort. Vredefort sigue siendo la mayor estructura de impacto confirmada y la segunda más antigua con datación precisa.
¿Qué son los conos de impacto y la pseudotaquilita?
Los conos de impacto son fracturas cónicas y estriadas que se forman en la roca bajo el intenso choque de un impacto, y figuran entre los indicios superficiales diagnósticos de una estructura de impacto. La pseudotaquilita es una roca fundida oscura que se produce cuando la roca se funde por fricción y descompresión durante el impacto. Ambos abundan en Vredefort y ayudaron a confirmar su origen por impacto.
