Udarni kraterji

Udarni ali meteoritski kraterji so okrogle depresije, ki so posledica trkov meteoroidov, asteroidov in kometov (ter tudi umetnih satelitov) z Zemljo ali katerim koli drugim telesom. Skorajda ne poznamo telesa v Osončju, ki ne bi imel kraterjev. Okrogla oblika kraterjev ni posledica okrogle oblike asteroidov, ampak ker se pri udarcu v zelo kratkem času sprosti velika količina energije, kar povzroči, da asteroid v hipu izpari, material pa v vse smeri enakomerno izvrže, kar je podobno eksploziji zelo močne bombe.

Na nastanek udarnih kraterjev vpliva več faktorjev. Najpomembnejši med njimi pa je relativna hitrost. Večja, kot je, več energije se bo sprostilo ob trku in večji krater bo nastal. V primeru manjših meteoroidov, pa višja hitrost pomeni manjšo možnost, da bo telo preživel pot skozi Zemljino atmosfero. Povprečna relativna hitrost asteroidov glavnega pasu glede na Zemljo znaša 5 km/s, blizuzemeljskih asteroidov 10-15 km/s in kometov 35-70 km/s. Poleg hitrosti je masa (oz. velikost telesa) drugi najpomembnejši faktor, saj je od nje odvisna kinetična energija. Naslednji faktor je vpadni kot. Pri plitvejših kotih je manjša možnost, da meteoroid preživi atmosfero. Za meteoroide, ki so sestavljeni iz železa je manj verjetno, da razpadejo v atmosferi v primerjavi s tistimi, ki imajo hondritno sestavo. Na nastanek kraterja pa močno vpliva tudi vrsta kamnine kamor asteroid udari. Na Zemlji je najbolj verjetno, da pade v ocean. Velikost kraterja glede na zgoraj navedene faktorja lahko s pomočjo naslednjega kalkulatorja izračunate tudi sami:

http://down2earth.eu/impact_calculator/planet.html?lang=en-US

S pojavi udarnih kraterjev se ukvarja astrogeologija, ki pa je še zelo mlada veda, saj njeni začetki segajo šele v drugo polovico prejšnjega stoletja. Prej so bili kraterji na Zemlji in Luni sicer znani, vendar so bili znanstveniki večinoma prepričani, da so posledica vulkanskih eksplozij. Prvi, ki je nedvoumno dokazal, da so udarni kraterji posledica udarcev asteroidov je bil Ameriški geolog Eugen Shoemarker. Leta 1960 je na podlagi raziskav kraterjev, ki so nastali med eksplozijami pri testih atomskih bomb, dokazal da je Barringerjev krater v Arizoni meteoritskega izvora. Do danes je na Zemlji potrjenih 190 udarnih kraterjev. V Osončju pa jih imajo vsaj nekaj skorajda vsa znana telesa. Kako torej vemo, da je nek krater posledica udarca asteroida in ne vulkanskih eksplozij?

Na več načinov. Najbolj nedvoumen dokaz pa je, da v udarnem kraterju najdemo visokotlačne različice (polimorfe) mineralov. Kremen (najbolj pogost mineral v Zemeljski skorji) pri tlaku več kot 2,5 GPa, ki se na Zemlji lahko pojavijo samo skorajda izključno pri udarcih asteroidov, preide v visokotlačno obliko imenovano coesit. Visokotlačna različica grafita je vsem dobro znan mineral diamant. Najbolj znan primer tega pojava je iz udarnega kraterja Nördlinger Ries v Nemčiji, kjer ocenjujejo, da je v kraterju s premerom 24 km kar 72.000 ton diamantov. Vendar ker so večinoma zelo majhni (manjši od 200 μm), niso ekonomski zanimivi. Ries je posledica udarca asteroida s premerom 150 m pred 14 milijoni leti. Druga posledica, pa je bila nastanek znanih tektitov – moldavitov. Tektite pogosto zamenjujejo z meteoriti, vendar gre (v nasprotju z meteoriti) za Zemeljske kamnine, ki se so bile ob udarcu asteroida staljene in izvržena izven udarnega kraterja. Poleg visokotlačnih različic mineralov in tektitov udarne kraterje dokazujejo tudi udarne poškodbe v mineralih, pojav breče ter kamnina imenovane suevit. Ni nobenega dvoma, da so tudi na območju Slovenije udarni kraterji (ali pa vsaj njihovi sledovi). Vendar jih zaenkrat še nismo našli. Največji kos meteorita Jesenice je 9. aprila 2009 izdelal nekaj 10 cm velik kraterček, ki pa žal ni več ohranjen. Meteoriti so v znani človeški zgodovini sicer le trikrat izdelali večje udarne kraterje – nazadnje leta 2007 v vasi Carancas v Peruju.

Na Zemlji erozija kraterje (v geološkem smislu) hitro izbriše ali pokoplje z debelo plastjo sedimentov in jih zato na površju ni mogoče več videti. V tem primeru se je pri iskanju kraterjev treba opirati na geofizikalne raziskave: npr. na gravimetrijo, magnetometrijo in meritve električne upornosti tal. Najbolj znan tak primer je odkritje udarnega kraterja Chicxulub, ki je posledica udarca asteroida pred 66 milijoni leti, ki je povzročil vsem znano izumrtje dinozavrov. Krater so povsem po naključju našli leta 1978 v Mehiškem zalivu, ko so iskali nafto. Gravimetrični in magnetometirčni podatki so pokazali na nenavadno kolobarjasto strukturo pod oceanskim dnom premera 180 km. Kasneje so podatki iz vrtin nedvoumno dokazali, da gre za udarni krater. Povzročil ga je asteroid hondritne sestave s premerom med 11 in 81 km, ki je priletel pod topim kotom glede na horizontalo, zaradi česar ima krater podkvasto obliko. Sproščena energija ob udarcu asteroida je znašala med 2100 in 92100 milijard megaton eksploziva TNT. Posledice udarca so bile za življenje na Zemlji katastrofalne in so povzročile izumrtje 75 % vseh znanih organizmov na meji med dobama kredo in paelogenom. To se vidi v geološkem zapisu še danes (tudi v Sloveniji). Ne samo, da v kamninah zgodnjega paleogena skorajda ne najdemo fosilov, ampak je v kamninah mejnega pasu prisotna izrazito povišana koncentracija redkega elementa iridija. Iridij je prinesel na Zemljo asteroid, ki pa je ob udarcu izparel v velik oblak, ki so ga vetrovi raznesli po celotni Zemeljski obli.

En način iskanja udarnih kraterjev na Zemlji pa lahko poskusi vsak izmed nas – s pomočjo programa Google Earth. Leta 2008 je kustosu Naravoslovnega muzeja v Milanu uspelo prav to. V Egiptu je našel krater s premerom 45 m. Krater so poimenovali Kamil, v njegovi okolici pa so kasneje našli na tisoče fragmentov železovih meteoritov s skupno maso 800 kg.

Pri udarcih zelo velikih asteroidov del izvržene snovi pobegne iz površja planeta v Vesolje. V “dodatnem” slučaju, da se mnogo milijonov let kasneje tirnica izvrženega kamna seka z Zemljino orbito kamni padejo na Zemljo kot Marsovski oz. Lunarni meteoriti (podrobneje sem o njih že pisal). Znanstveniki so ugotovili, da zato, da kamen pobegne iz Marsa mora biti velikost kraterja najmanj 2,5 km, najpogosteje pa kar okoli 30 km (vir).

Glede na obliko poznamo enostavne in kompleksne udarne kraterje. Nastanek vrste kraterja je pogojen z velikostjo asteroida in površinsko težnostjo telesa, kamor asteroid udari. Enostavni kraterji so najpogostejši. Zanje je značilna skledasta oblika, ki je najlepše vidna prav v Barringerjevem kraterju. Na Zemlji enostavni kraterji v premeru niso nikoli večji kot nekaj kilometrov (na Luni, ki ima manjšo težnost imajo premer celo do 20 km). Na drugi strani imajo kompleksni kraterji premer od najmanj 2 km do več deset ali celo 100 kilometrov. Največji tak potrjen krater na Zemlji je Vredefort v Južni Afriki premera 300 km. Največji potrjen krater v Osončju pa je Utopia na Marsu s premerom 3300 km. Kompleksni kraterji nastanejo, ker se ob udaru asteroida obod kraterja sesede z več prelomi. V centru strukture kraterja, pa material zaradi elastičnega odziva kamnine odnese nazaj gor in nastane centralni vrh (podoben efekt, kot pri padcu kapljice v vodo) ali pa več koncentričnih kolobarjev, ki sestavljajo t.i. udarne kotline. Centralni vrh je zelo lepo viden npr. v kraterju Tycho na Luni, ki je brez težav viden z vsakim amaterskim astronomskim teleskopom.

Ne smemo pozabiti, da so bili v zelo zgodnji dobi udarci večjih asteroidov (včasih imenovani tudi planetizmali) pomemben faktor v izoblikovanju našega Osončja. Luna je nastala pred 4,5 milijardami let iz Zemlje; zaradi trka našega planeta s telesom v velikosti Marsa. Danes na srečo temu ni več tako. Udarci velikih asteroidov so izjemno redki pojavi. V povprečju asteroid s premerom 1000 m pade na Zemljo vsakih 440.000 let, s premerom 100 m vsakih vsakih 5200 let, s premerom 10 m pa vsakih 10 let. Meteoroid (manjši asteroid) Novo mesto, ki je eksplodiral nad Dolenjsko 28. februarja letos je imel premer 4 metre. Tako veliko telo pade v povprečju pade vsake 1,3 leta – na naseljena območja pa še mnogo manj pogosteje.

Z namenom, da bi se obvarovali pred asteroidi, obstaja več projektov iskanja takšnih teles – najbolj znan pa je Nasin Near-Earth Object Observations Program (asteroide med drugim iščejo tudi v Sloveniji na astronomskem observatoriju Črni vrh). Cilj tega projekta je, da bi poiskali 90 % vseh t.i. blizuzemeljskih teles (angl. Near-Earth Object – NEO) večjih od 140 metrov. Le teh so doslej našli že prek 20000. Vsak NEO se po Torinski lestvici razvrsti v razred od 0 do 10 glede na to kako nevaren nam je. Edini NEO za katerega je nekaj časa obstajala znatna verjetnost, da bo padel na Zemljo, je bil asteroid 99942 Apophis. Po Torinski lestvici je leta 2004 dosegel rekordno vrednost 4. V letih 2004 – 2007 je to v javnosti povzročilo kar nekaj panike (klik). Podrobnejši izračuni orbite so že leta 2006 popolnoma izključili možnost padca. Res pa je, da se bo 13. aprila 2029 Zemlji približal le na 31.000 km, kar je znatno nižje od geostacionarnih satelitov in bo na nebu viden s prostim očesom.

Kot smo že pokazali, telesa manjša od 10 m, precej pogosteje padejo na Zemljo. Žal pa se je v praksi izkazalo, da jih je izjemno težko pravočasno odkriti. Doslej so bili najdeni samo štirje taki asteroidi preden so vstopili v Zemljino atmosfero; in še to zgolj nekaj ur pred njihovim padcem. Samo v dveh primerih pa so kasneje našli tudi meteorite (od asteroidov 2008 TC3 in 2018 LA).

Submit a comment

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Komentirate prijavljeni s svojim WordPress.com računom. Odjava /  Spremeni )

Google photo

Komentirate prijavljeni s svojim Google računom. Odjava /  Spremeni )

Twitter picture

Komentirate prijavljeni s svojim Twitter računom. Odjava /  Spremeni )

Facebook photo

Komentirate prijavljeni s svojim Facebook računom. Odjava /  Spremeni )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.