A kráter szó a latin „crater” szóból származik, eredetije a görög „κρᾱτήρ”. Meglepő módon a szónak eredetileg nem sok köze volt a geológiához, hanem a borhoz, mert azt a keverőtálat jelentette, amiben a bort keverték. A görögök ugyanis barbár szokásnak tartották a bort tisztán inni, előszeretettel keverték vízzel, gyantával, fűszerekkel, sőt, sós tengervízzel is (1).
https://www.metmuseum.org/art/collection/search/249374
Geológiai alakzatokra a kráter szót az emberiség sokáig csak a vulkáni kráterekre használta. Galileo Galilei volt az első, aki távcsövével először nézett a Holdra 1609-ben, és pillantotta meg annak krátereit. A vulkáni kráterekhez való hasonlóságuk miatt azonban sokáig vulkanikus eredetűnek vélték azokat. Csak a XIX század legvégén kezdtek gyanakodni arra, hogy ezek lehetnek más eredetűek is (Dr. Grove Karl Gilbert, 1890) (2), valamint az első földi becsapódásos kráter (Barringer Crater) eredete csak 1960-ban lett bizonyított. E kráter körüli kutatások és viták nagymértékben hozzájárultak a kráter-keletkezés megértéséhez. De mi is volt ebben a történetben a rendkívüli?
Az 1200 méter átmérőjű, és 170 méter mély kráter Arizonában található. Köznapi neve Meteor Crater, a geológusok inkább Barringer Craternek nevezik, de sok más néven is ismert. 50.000 éve keletkezett, a pleisztocén időszakban. Bár az erózió 10-20 méterrel lecsökkentette a kráter peremét, a száraz sivatagi klíma és a képződmény relatív fiatal kora miatt a kráter nagyon jó állapotban maradt fent napjainkig. Az indiánoknak természetesen mindig is ismert volt, a fehér telepesek azonban csak a XIX. században fedezték fel. Eleinte vulkanikus eredetűnek tartották az akkor Coon Mountainnak nevezett krátert.
1891-ben Albert E. Foote mineralógus a kráter környékén talált vasdarabokról bebizonyította, hogy ezek vasmeteoritok (3). Ugyanebben az évben, Grove Karl Gilbert viszont ennek ellenére arra a következtetésre jutott, hogy a kráter vulkanikus eredetű (4). 1903-ban egy mérnök és üzletember, Daniel M. Barringer, azt feltételezte, hogy a krátert egy hatalmas vastömeg becsapódása okozhatta. Elgondolása szerint ez a hatalmas vastömeg – akkor 100 millió tonnára becsülték) a kráter mélyen rejtőzhet, kisebb részét, kb. 30 tonnát eddig meg is találtak belőle a kráter környékén. Ekkor még természetesen nem volt ismert a tudomány előtt a kráterképződés természete, tehát, hogy a becsapódó tömeg elpárolog az ütközéskor. Barringer vállalata, a Standard Iron Company, 27 évet töltött a vastömeg felkutatásával, melynek értékét akkoriban milliárd dollár nagyságrendűnek gondolták. Barringer semmit sem talált a kráter mélyén.
Harvey H. Nininger, a híres meteorit-kutató 1942-ben publikálta azt a hipotézisét, miszerint a krátert egy aszteroida becsapódása okozta (5). Végre 1960-ban Eugene Shoemakernek sikerült bizonyítania Nininger hipotézisét, azzal, hogy coesitet találtak a kráterben, mely csak extrém nagy nyomáson és magas hőmérsékleten keletkezik kvarcból (6).
De miért nem talált Barringer vasat a kráter mélyén? Mi történt ezzel a hatalmas vastömeggel a becsapódás pillanatában? Becsapódási kráternek (asztroblémának) nevezünk minden olyan mélyedést, mely robbanással keletkezik. Fontos megérteni, hogy hogyan is zajlik egy ilyen becsapódás. A világűrben kozmikus sebességgel keringenek az égitestek, kozmikus sebességgel is ütköznek egymással. Ütközésnél pedig a sebesség a kulcsszó, hiszen a kinetikus energia, a mozgásban levő testek energiája Ek=1/2m*v2.
A becsapódáskor az űrből érkező test 12-72 km/s sebességgel ütközhet a talajjal, mozgási energiáját néhány századmásodperc alatt átadja lökéshullám formájában. A becsapódó test sebessége nagyobb, mint a közeg hangsebessége, a lökéshullámfront a becsapódó test előtt koncentrálódik. A lökéshullám a becsapódó testre is visszahat, azt is elpárologtatja. A becsapódás epicentrumában a hőmérséklet a több ezer fokot is meghaladhatja.
Természetesen nem minden kozmikus test érkezése okoz krátereket, és ez nem kizárólag, de elsősorban az űrből érkező test tömegétől függ. Egy leegyszerűsített ábra a négy lehetséges kimenetelről (a szerző saját képei):
- Kis tömegű részecskék a légkörbe érkezve elpárolognak (meteor-jelenség).
- Közepes tömegűek lefékeződnek a légkörben, szabadeséssel, meteoritként érkeznek a talajra.
- Nagyobb tömegnél (aszteroidák) a légkörben nem lassulnak le jelentősen, kozmikus sebességgel becsapódva megsemmisülnek, és kráter keletkezik a becsapódás helyén.
- Nyomás- és hőmérsékleti-feszültségek, porózus szerkezet, vagy egyéb okok miatt becsapódás előtt felrobbannak a légkörben.
Az első esetben természetesen nem ér talajt a részecske, de az űrben, a légkörünk fölött, ezekkel a részecskékkel is számolni kell, hiszen kozmikus sebességgel becsapódva már létrehozhatnak krátereket a különféle űreszközökön (8). Légkör nélküli égitesteken hasonló a helyzet.
Második: a közepes tömegű testek a légkörbe érve felizzanak, majd lefékeződnek. Az úgynevezett sötét repülési szakaszban már szabadeséssel közelítik meg a talajt. Krátert ilyenkor már nem hoznak létre, legfeljebb kisebb-nagyobb mélyedést, de sokszor azt sem. Ezeket ne tévesszük össze az igazi kráterekkel, ahol a becsapódó test megsemmisül. Ezeket a gödröket, mélyedéseket, pit, pit crater vagy penetration crater néven is említik.
A legnagyobb meteorit, a 80.000 éves Namíbiai Hoba meteorit (10), mely több mint 61 tonna tömegű. Az atmoszféra itt is jelentősen lelassította, tehát szabadeséssel csapódott be, kb. 1200 km/h sebességgel.
Harmadik: nagyobb tömegnél (aszteroidák) a légkörben nem lassulnak le jelentősen, kozmikus sebességgel becsapódva krátert hoznak létre a becsapódás helyén. Ez az adott égitest légkörétől függ, hiszen ritkább légkörű égitesten, pl. a Marson, aránylag kisebb tömegű sziklák is létrehozhatnak krátereket. A becsapódási krátereknek többek között két nagyobb fajtájukat figyelhetjük meg: az egyszerű és a komplex krátereket. Az egyszerű kráterek kisebbek, egyszerű tál alakúak. A Földön 3-6 km felett már gyakran komplex kráterek jelenhetnek meg, tehát egy központi csúcs keletkezik. Ezt a központi kiemelkedést a robbanás lökéshulláma által okozott nyomás megszűnése után a rugalmasan visszapattanó aljzat hozza létre. A még nagyobb kráterek esetében sokszor a központi csúcsot már felváltja egy bonyolultabb, gyűrűkből álló szerkezet.
a kisebb, egyszerű kráterek.
Nem beszélhetünk becsapódási eseményről úgy, hogy nem említjük a 66 millió évvel ezelőtti Chicxulub-krátert létrehozó és az úgynevezett K–Pg (kréta-paleogén) tömeges kihaláshoz kapcsolódó becsapódást. A Yucatán-félsziget északi részén levő 170-200 kilométeres krátert 1978-ban fedezték fel kőolaj után kutatva. A becsapódó kisbolygó nagyjából 10-16 kilométeres lehetett, becslések szerint 400 zettajoule (4×1023 joule) energiát szabadított fel. A száz méter magas megacunami nyomait számos helyen felfedezték, éppúgy, mint a robbanás által létrehozott üvegcseppeket, tektiteket is. 1980-ban fedezték fel a K–Pg (kréta-paleogén) geológiai korok határát jelző kőzetréteget, mely a robbanás hatására elpárolgott földi anyag és a becsapódó aszteroida leülepedett anyagának keveréke.
Valószínűsíthető, hogy mintegy 160 millió évvel ezelőtt a 298 Baptistina nevű kisbolygó szétdarabolódott, és fragmentjei más égitestekkel ütköztek. Ezek eredményei többek között a földi Chicxulub-kráter és a holdi Tycho-kráter (28). A dolog fontossága azonban az eseményhez köthető tömeges kihalás (29). A robbanás által a légkörbe juttatott hatalmas mennyiségű por leárnyékolva a napsugárzást, meggátolta a fotoszintézist. A fajok mintegy 75%-a pusztult ki, többek között minden dinoszaurusz-faj is. A tengerekben még nagyobb volt a pusztulás – a planktonok 90%-a pusztult ki, a tengeri tápláléklánc összeomlott.
Noha keletkezésükben a vulkanizmus is szerepet játszott, a holdi tengerek is becsapódásos eredetűek. Ezek a hatalmas, megszilárdult láva alkotta síkságok 3,1 – 3,9 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, szinte kizárólag a Hold Föld felőli oldalán. Ennek az volt az oka, hogy a Föld felőli oldalon a holdkéreg vékonyabb, itt a nagyobb aszteroidák át tudták ütni azt, szemben a túlsó oldallal, ahol vastagabb volt a kéreg. Keletkezésük két lépcsőben történt: először a becsapódás hatására megolvadtak az ott lévő kőzettömegek, majd a mélyből feltörő bazaltos láva töltötte fel a hatalmas mélyedéseket (15).
Negyedik: felrobban a légkörben, még a becsapódás előtt. Erre a legismertebb példa a híres Tunguszka-esemény. 1908. június 30–án reggel, 7 órakor Szibériában, az Alsó-Tunguszka és a Léna folyó közti területen egy hatalmas robbanás történt. A robbanást okozó 65 méteres objektum viszonylag lapos (5–22 fokos) szögben hatold be a légkörbe, majd kb. 8 kilométer magasságban felrobbant. A robbanás energiáját 10–20 megatonnásra becsülik, mintegy 2150 km2 területet tarolt le. Bár becsapódási kráter nem keletkezett, az esemény impakt eseménynek számít (19). Mivelhogy a becsapódó test a légkörben robbant, nagyobb darabjai nem maradtak, de a helyszínen talált szferulák izotóparányai a kondritokéhoz vannak közel. Későbbi kutatások valószínűsítették az objektum jeges planetezimál, üstökös (2P/Encke) eredetét (21, 22, 23).
Ehhez a ponthoz tartozik tulajdonképpen minden olyan becsapódási esemény, mely az óriásbolygókon történik. A gázóriásokon (Jupiter és Szaturnusz) nincs szilárd felszín, a légkör fokozatosan megy át egyre sűrűbb és sűrűbb rétegekbe. Hasonló a helyzet a hatalmas légkörrel bíró jégóriásokon is (Uránusz, Neptunusz). A Shoemaker–Levy 9 (SL9) üstököst Eugene Shoemaker és David Levy csillagász fedezték fel 1993 márciusában. Az üstökös ekkor már a Jupiter körül keringett, számítások szerint az valamikor a 60-as, 70-es években változtatta meg pályáját. Egy évvel a felfedezés előtt, 1992-ben szakíthatta szét a Jupiter árapályereje 1-2 kilométeres darabokra. Az üstökös fragmentjei 1994. július 16. és 22. között csapódtak be a Jupiterbe, 60 km/s sebességgel. A legnagyobb becsapódások nyomai ezután még hónapokig megfigyelhetőek voltak. A legnagyobb becsapódás július 18-án következett be, amikor az üstökös „G” fragmentje csapódott be. Mintegy hatmillió megatonnás robbanást idézett elő, egy hatalmas 12 000 km-es sötét foltot hagyva a bolygó légkörében.
Források:
- Az ókori görögök és a
bor, http://borneked.hu/borlexikon/bortudomany/bortortenelem/okor/az-okori-gorogok-es-a-bor.html - Reflections on the Legacy
of Grove Karl Gilbert, 1843–1918, https://eos.org/features/reflections-on-the-legacy-of-grove-karl-gilbert-1843-1918 - Foote, A. E. (1891).
„A new locality for meteoric iron with a preliminary notice of the
discovery of diamonds in the iron”. American Journal of Science. 42 (251):
413–417 - Crater History: Investigating a Mystery. The
Barringer Crater Company. - Nininger, Harvey Harlow
(1942). A Comet Strikes the Earth. El Centro, California: Desert Magazine Press - Coesite, Mindat, https://www.mindat.org/min-1104.html
- Impact Craters, https://planetangtagalog.blogspot.com/2013/02/impact-craters_17.html
- Salyut 7/Kosmos 1686
Helium Tank: https://fernlea.tripod.com/tank.html - Meteorites in-situ, https://www.meteorite-recon.com/home/meteorite-documentaries/meteorites-in-situ
- Hoba meteorite, https://geulogy.com/hoba-meteorite-iron/
- Moon Craters, https://www.sciencesource.com/archive/Apollo-11–Moon-Craters–1969-SS21884630.html
- Daedalus Crater, https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_25.html
- Dramatic Sunrise Over
Moon’s Tycho Crater, https://www.wired.com/2011/06/tycho-crater-sunrise/ - Lunar Maria, https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/lunar-maria
- Bonnie J. Buratti, in
Encyclopedia of Physical Science and Technology (Third Edition), 2003 - Mare formation on the
Moon, https://ase.tufts.edu/cosmos/view_picture.asp?id=1070 - Lunar Reconnaissance
Orbiter,
https://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/multimedia/lroimages/LROMoonImages_archive_1.html - Tunguska, https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2008/30jun_tunguska
- Nemiroff, R.; Bonnell,
J., eds. (14 November 2007). „Tunguska: The Largest Recent Impact
Event”. Astronomy Picture of the Day. NASA. Retrieved 12 September 2011 - Lyne, J. E.; Tauber, M.
(1995). „Origin of the Tunguska Event”. Nature. 375 (6533): 638–639 - Cornell University (24
June 2009). Space Shuttle Science Shows How 1908 Tunguska Explosion Was Caused
By A Comet - Kresak, L’ (1978).
„The Tunguska object – A fragment of Comet Encke”. Astronomical
Institutes of Czechoslovakia. 29 (3): 129, http://adsabs.harvard.edu/full/1978BAICz..29..129K - On the possible relation
between the Tunguska bolide and comet Encke, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032063397000056 - LiveScience, https://www.livescience.com/tunguska-impact-explained.html
- New evidence of
meteoritic origin of the Tunguska cosmic body, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032063313001116 - Hubble Space Telescope
felvétele a „G” fragment becsapódásáról, https://www2.jpl.nasa.gov/sl9/image112.html - „Chicxulub”.
Earth Impact Database. Planetary and Space Science Centre University of New
Brunswick Fredericton. Retrieved December 30, 2008. - Claeys P, Goderis S
(2007. szeptember 5.). „Solar System: Lethal billiards”. Nature 449, 30–31. o - Understanding the K-T
boundary, https://www.lpi.usra.edu/science/kring/Chicxulub/
