Krater uderzeniowy
Krater uderzeniowy – owalne zagłębienie (lub zniekształcenie) na powierzchni ciała niebieskiego, spowodowane upadkiem meteorytu, planetoidy lub komety. Kratery są najczęściej spotykanymi elementami rzeźby powierzchni ciał o budowie skalistej i skalno-lodowej w Układzie Słonecznym, o ile ciało jest pozbawione atmosfery, a jego powierzchnia nie została przekształcona przez procesy geologiczne.
Spis treści |
[edytuj] Historia badań
Pierwszy krater uderzeniowy został zidentyfikowany w Arizonie przez geologa Daniela Barringera w 1903 roku. Z początku jego idea pochodzenia tego krateru nie została przyjęta. Znaczenie tego odkrycia i implikacje mnogości kraterów uderzeniowych na Księżycu i innych ciałach zaczęły być rozumiane dopiero w latach 60. XX wieku.
[edytuj] Tworzenie krateru
Tworzenie krateru związane jest z uderzeniem meteorytu lecącego ze znaczną prędkością. Zaniedbując wpływ atmosfery ziemskiej, można ocenić że minimalna prędkość meteorytu uderzającego Ziemię wynosi ok. 11 km/s (druga prędkość kosmiczna), zaś maksymalna to ok. 70 km/s (suma trzeciej prędkości kosmicznej w rejonie orbity ziemskiej i szybkości orbitalnej Ziemi dookoła Słońca). Mediana szybkości meteorytów uderzających Ziemię oceniana jest na 20 - 25 km/s.
Tworzenie krateru może być podzielone na następujące fazy:
- początkowy kontakt i kompresja,
- ekskawacja,
- modyfikacja i zapadanie.
Początkowy kontakt gwałtownie wyhamowuje czołową część meteorytu podczas gdy jego część tylna nadal posuwa się. Powstaje fala uderzeniowa powodująca kompresję materiału. W przypadku dużych uderzeń, ciśnienia przekraczają 1 TPa. Naprężenia przekraczają wytrzymałość materiału. Temperatura podnosi się i powoduje topienie oraz odparowywanie materiałów. Kontakt, kompresja, dekompresja oraz przejście fali uderzeniowej przez rejon krateru zajmuje kilka dziesiątych sekundy w przypadku dużego zderzenia. Następująca ekskawacja materiału jest wolniejsza. Początkowo cząstki materiału przyspieszane są w dół i na zewnątrz, ale ruch ten zmienia kierunek w górę i na zewnątrz. Początkowo wgłębienie ma kształt w przybliżeniu półkulisty, który następnie staje się paraboloidalny. Maksymalne wgłębienie osiąga około 1/4 do 1/3 średnicy krateru. Około 1/3 objętości krateru powstaje w wyniku wyrzutu materiału (przykładowo planetoida o średnicy 1500 metrów, który uderzył w Europę 15 milionów lat temu, tworząc krater Nördlinger Ries, wyrzucił ponad bilion ton skał[1]), natomiast pozostała objętość powstaje w wyniku przesunięcia materiału w dół, w bok oraz, na obrzeżach, do góry, oraz kompakcji materiałów porowatych. Powstający krater ma obrzeże topograficznie wypiętrzone.
Mniejsze kratery mają prostą strukturę i kształt misy. W przypadku kraterów powyżej pewnej granicznej wielkości (około 4 km w przypadku Ziemi), grawitacja natychmiast modyfikuje nowo powstały krater, czego rezultatem jest krater złożony, z charakterystycznym wypiętrzeniem w centrum. Kratery bardzo duże mają jeszcze bardziej złożoną strukturę, z wielokrotnymi pierścieniami otaczającymi koncentrycznie centralne wypiętrzenie.
[edytuj] Kratery w Układzie Słonecznym
Planety typu ziemskiego posiadające gęste atmosfery – Ziemia i Wenus oraz księżyc Saturna, Tytan, są chronione przed uderzeniami mniejszych ciał, które ulegają spaleniu w atmosferze w postaci meteorów lub wyhamowują w niej, nie tworząc krateru. Kratery uderzeniowe nie występują oczywiście na gazowych olbrzymach, nie posiadających stałej powierzchni, chociaż upadki małych ciał niebieskich na te planety nie należą do rzadkości.
Na Ziemi procesy tektoniczne i erozja nieustannie odnawiają powierzchnię planety i stopniowo usuwają ślady kraterów, więc jest ich stosunkowo niedużo. Nie ma już żadnych śladów niezliczonych kraterów, które musiały pokrywać powierzchnię Ziemi przez pierwsze kilkaset milionów lat jej istnienia, w czasie tzw. Wielkiego Bombardowania przez ciała pozostałe z procesu formowania planet Układu Słonecznego. Dodatkowo ciała spadające na Ziemię przeważnie trafiają w powierzchnię oceanów, gdyż pokrywają one 71% powierzchni planety. Procesy tektoniczne usunęły także zdecydowaną większość kraterów z powierzchni Wenus.
Na Księżycu i innych ciałach niebieskich bez procesów tektonicznych i atmosfery, raz utworzone kratery mogą istnieć bez większych zmian przez miliardy lat. Dlatego Księżyc, księżyce planet-olbrzymów oraz planety Merkury i Mars są pokryte nieporównanie większa liczbą kraterów niż Ziemia.
[edytuj] Kratery uderzeniowe na Ziemi
Na Ziemi do tej pory odkryto około 178 kraterów uderzeniowych[2]. Najstarsze z nich to Suavjärvi w Karelii (w Rosji) sprzed 2,4 miliarda lat, oraz Vredefort w Republice Południowej Afryki liczący sobie około 2 miliardów lat[3]. Krater Vredefort, mający wielopierścieniową strukturę o średnicy 300 kilometrów, jest także największym potwierdzonym kraterem na Ziemi.
Istnieją przypuszczenia, że jeszcze kilka dużych struktur na Ziemi, które pierwotnie miały kolisty lub eliptyczny kształt, jest dawnymi kraterami uderzeniowymi. Największy taki domniemany krater leży pod lądolodem Antarktydy, na Ziemi Wilkesa, mierzy ponad 500 km średnicy i ma 250 milionów lat. Planetoida, która mogła wybić ten krater miała przypuszczalnie 40 km średnicy; impakt ten, jeżeli rzeczywiście miał miejsce, był jedną z głównych przyczyn masowego wymierania z przełomu permu i triasu i przyczynił się do rozpadu superkontynentu Gondwany. Innym przypuszczalnym kraterem o podobnej średnicy jest krater Śiwa u zachodnich wybrzeży Indii, związany z wymieraniem kredowym.
Największe (potwierdzone) kratery uderzeniowe na Ziemi to[4]:
- Vredefort, Republika Południowej Afryki
- Krater Sudbury koło miasta Sudbury, Ontario, Kanada
- Krater Chicxulub, Ameryka Środkowa
- Manicouagan, Kanada
- Popigaj, Rosja
- Krater Acraman, Australia
- Krater w Zatoce Chesapeake, USA
- Krater Puczeż-Katunski, Rosja
- Krater Morokweng, Republika Południowej Afryki
- Krater Kara, Rosja
Inne znane:
W Polsce:
[edytuj] Zobacz też
Przypisy
- ↑ Prawdopodobieństwo uderzenia meteorytu w Ziemię
- ↑ Earth Impact Database. University of New Brunswick. [dostęp 2011-08-29].
- ↑ Impact Structures Sorted by Age. Earth Impact Database. [dostęp 2011-08-29].
- ↑ Impact Structures Sorted by Diameter. Earth Impact Database. [dostęp 2011-08-29].
[edytuj] Linki zewnętrzne
- Earth Impact Database - baza danych kraterów ziemskich
- geologiczne zdjęcie dnia - baza zdjęć geologicznych
