Что такое метеоритный кратер кратко
Обновлено: 19.05.2024
- Воронки, образующиеся при взрыве от падения крупных метеоритов. Наиболее крупный Метеоритный кратер известен в Северной Америке (штат Аризона), его диаметр 1207 м, глубина 175 м, высота вала, окружающего кратер, 40 - 50 м.
. смотреть
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР, чашеобразное углубление в грунте с валом на краях, возникающее в месте падения крупного метеорита.
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР , чашеобразное углубление в грунте с валом на краях, возникающее в месте падения крупного метеорита.
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР, чашеобразное углубление в грунте с валом на краях, возникающее в месте падения крупного метеорита.
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР
чашеобразное углубление в грунте с валом на краях, возникающее в месте падения кр. метеорита.
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР
- чашеобразное углубление в грунте с валом на краях,возникающее в месте падения крупного метеорита.
Мало кто не знает о том, что Луна покрыта кратерами. А вот про то, что кратерами от ударов метеоритов покрыта и Земля, знают уже не все. За историческое время наблюдались падения на Землю только сравнительно небольших обломков космических тел — диаметром до 1 метра и весом до 1,5 тонн, с образованием воронок до 10 метров в диаметре. Кольцевые структуры, похожие на лунные, были известны и на Земле, а с развитием аэро-, а затем и космофотосъемки их стали открывать десятками.
На настоящий момент число достоверно установленных крупных ударных кратеров превысило 200 (в том числе 20 из них — на территории России), ежегодно выявляется от 2 до 5 новых образований.
Размеры метеоритных кратеров различны и колеблются от 10—30 метров до 300 километров. Так же сильно колеблется и время их происхождения — от 2,5 млрд лет назад до наших дней. Распределение ударных кратеров по поверхности Земли носит хаотичный характер. Больше всего их известно в восточной части Северной Америки и Европе, то есть в геологически наиболее изученных районах земного шара.
Как возникают кратеры
Прежде чем мы выясним, где находится самый большой кратер на Земле, нам надо разобраться в механизме их возникновения. Ведь с момента падения больших метеоритов прошли сотни лет, и многие кратеры открывают только сейчас по круглым очертаниям ландшафта со спутников или анализируя состав минералов на месте падения.
Искать кратеры помогают также народные сказания — например, история кратера Вульф-Крик в Австралии оставалась в памяти аборигенов, хотя с момента падения прошли тысячи лет.
Главный момент — кратеры в сотни раз больше метеоритов, оставивших их. Все дело в том, что падение космического тела на громадной скорости высвобождает колоссальную энергию — самые массивные, плотные и быстрые метеориты, падавшие на Землю, в сотни раз мощнее самой сильной ядерной бомбы.
Механизм образования кратера
Ударная волна создает давление в миллионы атмосфер, а температура в эпицентре контакта выше чем на поверхности Солнца — 15.000° С!
От такого накала породы моментально испаряются и превращаются в плазму, которая взрывается и разносит остатки метеорита и разрушенных пород на сотни километров.
В горячей кузнице кратера расплавленные скалы ведут себя как жидкости — в центре удара образуется небольшая горка (вроде той, которая поднимается на воде во время падения капли), и даже если метеорит ударил под острым углом, очертание кратера будет неизменно круглым. А давление порождает особые породы — импактиты (от англ. “impact” — отпечаток, удар). Они очень плотные, содержат в себе метеоритное железо, иридий и золото, и часто принимают кристаллические и стеклянные формы.
По этим следам ученые и ищут кратеры. И когда некоторые видны и не специалисту, то другие становятся сенсациями — люди веками живут в чашах кратеров и не догадываются об этом!
Крупнейшие метеоритные кратеры на Земле
1. Вредефорт
На территории ЮАР есть кратер, который оставил нам на память посетивший планету метеорит — Vredefort Crater . Недалеко от места его падения сейчас находится город Вредефорт, поэтому кратер часто называют Купол Вредефорта.
Метеорит, от падения которого образовалась одна из главных достопримечательностей Южно-Африканской республики, изменил ландшафт Земли больше, чем все остальные метеориты.
Сначала ученые полагали, что кратер Вредефорт – остатки древнего вулкана, и только после тщательных исследований поняли историю его происхождения.
Небесное тело в момент столкновения, по оценкам специалистов, должно было иметь размер не менее 10 км в диаметре. Впрочем, метеорит мог быть и в 250 км величиной. Как бы там ни было, образовавшийся кратер имеет диаметр около 300 км. И прочно занимает первую строчку в хит-параде кратеров планеты.
Существует гипотеза, что энергия, выделившаяся в результате удара, сильно изменила ход эволюции одноклеточных организмов.
Появился на свет он более 2 млрд лет назад. И является одним из старейших на Земле.Он отстал с появлением лишь на 300 млн от кратера Суоярви, который расположился в России.
Кратер занесен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.
2. Садбери
Этот ударный кратер находится в Канаде (Онтарио). Появился он около 1,85 млрд лет назад при падении астероида или кометы диаметром 10 км.
Удар создал кратер около 248 км в диаметре. Последующие геологические процессы деформировали кратер, сделав его овальным.По его периметру найдены крупные залежи никелевой и медной руды.
В конце 1970-х геологи не были уверены в том, что кратер имеет ударное происхождение. Выяснение его природы затруднено тем, что во времена его образования область падения была вулканически активной, а некоторые вулканические структуры могут напоминать следы удара метеорита.
3. Чиксулуб
Чиксулуб расположен на полуострове Юкатан в Мексике. Он был обнаружен в 1970-х годах геофизиком Гленом Пенфилдом (Glen Penfield), который занимался поисками нефти в этом районе. Вместо нефти ученый нашел нечто более интересное (но не такое прибыльное), а именно древний кратер, который наполовину затоплен океаном. Дуги формируют окружность, диаметр которой составляет приблизительно 180 км.
Как полагают, это столкновение произошло примерно 65 миллионов лет назад, когда комета или астероид размером с небольшой город ударилась об Землю, вызывая взрыв эквивалентный 100 тератонн тротила. Вероятно, это вызвало разрушительные цунами, землетрясения и вулканические извержения по всему миру.
Падение этого метеорита, как предполагается, вызвало мощную сейсмическую волну, несколько раз обогнувшую земной шар и вызвавшую излияния лавы в противоположной точке поверхности Земли (Деканские траппы).
Это событие привело к исчезновению динозавров, так как столкновение вероятно создало глобальную огненную бурю и/или широко распространившийся парниковый эффект, который вызвал долгосрочные экологические изменения.
4. Маникуаган
Этот кратер расположен на территории современной Канады (провинция Квебек). Ученые полагают, что его возраст 215 миллионов лет, причем в то же время на Землю упали еще несколько астероидов, образовавших кратеры в других местах. Удар астероида создал кратер около 100 км в диаметре, но в процессе эрозии и отложения осадочных пород видимый размер уменьшился до 71 км.
Считается, что 5 кратеров образовались из-за фрагментов одного и то же астероида, который раскололся на части. Кратер заполнился водами озера Маникуаган, которые создают своеобразное водное кольцо, его хорошо видно из космоса.
5. Попигай
Этот сибирский кратер делит четвертое место с кратером Маникуаган. Его возраст составляет примерно 35 миллионов лет, а его диаметр равен 100 километрам. Территория кратера практически не заселена, единственный населённый пункт — посёлок Попигай.
В результате геологоразведочных работ в районе кратера были открыты месторождения алмазов.
Ученые полагают, что из-за астероида, который образовал этот огромный кратер, случилось еще одно массовое вымирание ранних млекопитающих на территории Европы, известное под названием Эоцен-олигоценовое вымирание.
6. Акраман
Акраман – один из самых поврежденных эрозией кратеров, который располагается на юге Австралии. Возраст этого кратера – 580 миллионов лет. В самом начале его диаметр составлял 85-90 километров. Взрыв привел к распространению обломков на расстояние до 450 км . Высохшее озеро Акраман, которое в диаметре составляет 20 километров, указывает на расположение древнего кратера.
7. Чесапик-Бей
Кратер под названием Чесапик-Бей образовался 35 миллионов лет назад, когда огромный астероид упал на восточное побережье Северной Америки. Это наиболее хорошо сохранившийся морской ударный кратер, и сейчас самый крупный ударный кратер на территории США. Появление кратера повлияло на формирование очертаний Чесапикского залива.
8. Пучеж-Катунский
Один из самых крупных кратеров планеты, кратер Пучеж-Катунский расположен на территории современной России. Его образовал упавший 167 миллионов лет назад метеорит в середине Юрского периода. Кратер, которого сегодня почти не видно, можно заметить из космоса по разной растительности. Столкновение метеорита с Землей в этом месте не привело к исчезновению видов.
9. Мороквенг
Этот кратер сформировался в результате падения метеорита диаметром 5 км около 145 млн лет назад. Находится в Южной Африке неподалёку от города Мороквенг, рядом с ботсванской границей.
Удар создал кратер около 70 км в диаметре. Обнаружен он был в 1994 году благодаря аномалиям магнитного поля. Кольцо кратера было стёрто за миллионы прошедших лет и сейчас находится под песком. В 2006 году при бурении был найден осколок метеорита, имевший в диаметре около 25 см на глубине 770 метров.
10. Карский
Это еще один крупный кратер, расположенный в России, в Ненецком автономном округе. Очевидно, что после падения метеорита 70 миллионов лет назад на этом месте образовался кратер диаметром 120 километров, однако сегодня он почти не просматривается, так как был серьезно подвержен эрозии
Метеоритные кратеры Земли, которые стоит посетить
Кроме крупнейших кратеров нашей планеты внимания заслуживают и отдельные следы падения метеоритов. Очень часто они представляют собой необыкновенные живописные пейзажи, которые привлекают туристов со всего мира.
Озеро Босумтви внутри ударного кратера (Гана)
Расположенное в 30 км от города Кумаси озеро Босумтви — одно из самых красивых озер в Западной Африке. Его диаметр — 8 км, максимальная глубина — 80 м. Со всех сторон оно окружено тропическим лесом и смотрится очень живописно, особенно на закате. Народ Ашанти издавна считал его священным местом, к берегам которого приходят души умерших, чтобы проститься с богом Тви.
Озеро располагается внутри ударного кратера диаметром 10.5 км, образовавшегося после падения метеорита 1.07 млн лет назад. Главная особенность этого кратера — наличие в нем тектита, кусков темно-зеленого и черного стекла самой разнообразной формы, появившегося в результате расплава земных пород при ударе метеорита. Тектиты найдены всего в четырех кратерах на нашей планете.
Сейчас можно назвать только время, когда оставивший кратер диаметром 10 км метеорит столкнулся с Землей, — предположительно более 170 млн лет назад, а точные размеры и структуру космического тела ученым еще предстоит установить.
Кратерное озеро Лонар (Индия)
В четырех часах езды от индийского города Аурангабада есть соленое озеро Лонар. Вокруг него ходит множество мифом и легенд.
Самая популярная их них гласит, что некогда на этом месте существовало подземное убежище. Там прятался демон Лонусара, который разорял окрестные деревни. Тогда бог Вишна воплотился в виде прекрасного юноши и смог соблазнить сестер злодея. Те рассказали, где прячется их брат-демон. Узнав про убежище, Вишну смог убить Лонасуру. Кровь демона превратилась в воду, а его плоть — в соли.
А вот как выглядит реальная история его происхождения: более 50 000 лет назад метеорит врезался в базальтовую скалу, в результате чего образовался кратер диаметром 1 800 м и максимальной глубиной 150 м.
Он быстро наполнился водой из открывшегося источника и образовал непроточное соленое озеро с резким неприятным запахом. Однако это зловоние паломников и туристов ничуть не смущает.
Кратер Бэрринджер (Аризона, США)
Бэрринджер, наверное, является самым известным метеоритным кратером в мире. Во всяком случае, визуально. Про него снято множество документальных фильмов, его изображение используется как наглядная картинка последствий столкновения космического тела с Землей, а в 1960-х астронавты НАСА проходили в нем тренировки перед отправкой на Луну.
Этот удивительный кратер возник примерно 50 000 лет назад после падения пятидесятиметрового железного метеорита весом в 300 000 т. Его диаметр — 1.2 км, а наибольшая глубина — свыше 170 м.
Штайнхаймский кратер (Баден-Вюртемберг, Германия)
Местность на первый взгляд довольно обычная для этой страны. Здесь разбросаны небольшие старинные городки и маленькие деревеньки, а поля тщательно ухожены. А вот если подняться на какую-то возвышенность, то станет понятно, что все это находится внутри самого настоящего метеоритного кратера! Диаметр его составляет 3,8 километров.
Образовался кратер на Земле еще 14-15 миллионов лет назад, когда сюда упало крупное космическое тело. Первоначально глубина ямы составляла 200 метров, она была занята озером. Но когда сюда пришли первые люди, вода уже успела уйти. В результате деятельности воды, естественной эрозии и действий человека местность заметно изменила свой внешний вид.
Сегодня в самом центре этого кратера стоит холм с монастырем на нем. Ниже раскинулись два городка — Штайнхайм и Зонтайм.
Кратер Каали (остров Сааремаа, Эстония)
Из всех ударных кратеров на нашей планете Каали является самым молодым. Образовался он тут всего 4 тысячи лет назад. Падения метеорита Каали нашло даже отражение в эпосе местных народов. На месте кратера образовалось одноименное с астероидом озеро. Его диаметр составил 110 метров. Оно стало местом языческих жертвоприношений богам.
В XVIII-XIX веках среди ученых популярной была версия о том, что озеро Каали возникло то ли благодаря человеческой деятельности (оно было вырыто с ритуальными целями), то ли вулканической. Лишь в 1937 году геолог Иван Рейнвальд нашел в кратере остатки обуглившейся древесины и частицы космического тела, в которых оказалось повышенное содержание никеля. Эти факты окончательно подтвердили гипотезу о падении сюда метеорита. Считается, что вес космического гостя был около 400 тонн. Горение в атмосфере разделило метеорит на несколько кусков, которые породили 9 кратеров. Из них самым большим стал Каали.
Видео
Мало кто не знает о том, что Луна покрыта кратерами. А вот про то, что кратерами от ударов метеоритов покрыта и Земля, знают уже не все. В этой статье я расскажу о метеоритных кратерах вообще и на Земле — в частности.
Две гипотезы о лунных кратерах
В 1609 году Галилей, который только что изобрел телескоп, направил его на Луну. Ландшафты Луны оказались непохожи на земные: ее покрывали окруженные кольцевыми горными цепями чашеобразные впадины самых различных размеров. Галилей не смог объяснить природу этих образований, но дал им название, выбрав в качестве него название греческой чаши для вина. С тех пор они известны нам, как кратеры.
В конце XVIII века Иоган Шретер выдвинул предположение о том, что кратеры на Луне являются следствием происходивших там мощных вулканических извержений взрывного характера. Такое взрывное извержение приводило бы не к образованию вулканической постройки — правильного конуса, а напротив, воронки, окруженной валом. На Земле известно множество подобных вулканов — они называются кальдерами и на самом деле несколько напоминают лунные кратеры.
В противовес этой гипотезе, быстро получившей в науке статус общепризнанной, Франц фон Груйтуйзен в 1824 году сделал предположение о метеоритном происхождении кратеров. Слабым местом этой теории было то, что она не могла объяснить то, что почти все кратеры имеют форму правильного круга, тогда как при косом падении кратер должен был бы получиться овальным и такие овальные кратеры должны были бы преобладать. Из-за этого долгое время эта теория не пользовалась популярностью.
(из кн.: Хрянина Л.П. Метеоритные кратеры на Земле. М.: Недра, 1987. C. 16.)
А межпланетные космические полеты забили последний гвоздь в гипотезу о вулканическом происхождении лунных кратеров — оказалось, что почти одинаково густо усеяны кратерами и Меркурий, и древние участки поверхностей спутников Юпитера и Сатурна, и даже крохотные марсианские спутники Фобос и Деймос, у которых сложно было бы даже предположить вулканическую активность. Интенсивность и характер последней должен существенно зависеть от строения недр космического тела, его массы и размера, но на плотности кратеров они никак не отражались. Выходило, что причина их появления была не внутри, а вне планет. И эта причина — метеоритная бомбардировка.
Метеоритные кратеры на Земле
Тем более, что не только на других планетах нашлись метеоритные кратеры. Кольцевые структуры, похожие на лунные, были известны и на Земле, а с развитием аэро-, а затем и космофотосъемки их стали открывать десятками. К настоящему времени их известно более 160 штук.
Так, давно известен кратер в Аризоне. Впервые его геологическое описание сделал А.Э. Фут в 1891 году. Он обнаружил необычное образование, которое представляет собой впадину диаметром 1200 метров с очень крутыми обрывистыми склонами, окруженную валом высотой 30-65 м. При этом глубина кратера составляет 180 м и его дно находится значительно ниже окружающей равнины. Но главная странность состояла в том, что никаких признаков вулканической деятельности в кратере не было — ни лавы, ни туфа. Один известняк, слои которого были вывернуты и опрокинуты в обратном порядке на вал, а внутри кратера искорежены, раздроблены, а то и размолоты в муку. Индейцы называли эту воронку Каньоном Дьявола и находили в ней самородное железо, которое использовали для своих целей, что заставило предположить метеоритное происхождение воронки. А.Э. Фут во время своей экспедиции нашел в трех километрах от кратера глыбу метеоритного железа массой 91 кг. В процессе последующих исследований в кратере найдено большое количество метеоритного вещества — от мелких частиц, образовавшихся при конденсации пара, до крупных кусков железа. Характерны для Аризонского кратера шары сильно окисленного размером с пушечное ядро скорлуповатого строения. Они образовались в процессе плавления, испарения и конденсации метеороида в момент удара. Общую массу металла, находящуюся в кратере, в результате геофизических исследований оценили в десятки тысяч тонн. Это (за исключением некоторого количества практически неизмененных метеоритных осколков) — глубоко переплавленный металл, потерявший исходную характерную структуру метеоритного железа. Кроме него, был найден вспученный и вспененный стекловидный материал, напоминающий пемзу — это стекло образовалось в результате плавления грунта при ударе (аналогичное стекло в последующем находили в местах ядерных взрывов). Породы в кратере, кроме тех, которые возникли после его образования (на дне его в плейстоцене было озеро, от которого остался слой осадков, и по этим осадкам был определен возраст кратера), были сильно изменены в результате шок-метаморфизма под воздействием ударных волн, сверхвысоких температур и давлений. Все эти находки бесспорно доказывали метеоритное происхождение кратера.
Аризонский кратер — не единственный и не самый выдающийся по размерам метеоритный кратер. Но он относится к наиболее хорошо сохранившимся ударным структурам на Земле. В отличие от кратеров на Луне на Земле их безжалостно уничтожает эрозия, так что многие древние астроблемы давно не выглядят, как воронки с валом. Их выдает лишь наличие характерных систем разломов, характерные обломочно-брекчиевидные породы с признаками плавления (вплоть до полного расплавления и последующего образования своеобразной магматической породы — тагамита), признаки шок-метаморфизма, такие, как фазы высокого давления — стишовит, коэсит, алмаз, а также специфически деформированные и растресканные кристаллы кварца и других минералов. Являются признаками импактного события и так называемые конусы разрушения — системы трещин в породах, придающие обломкам породы вид конусов, направленных вершиной к центру кратера.
Из других хорошо сохранившихся метеоритных кратеров я бы отметил Соболевский кратер диаметром 50 м в Приморье, в районе мыса Олимпиада в восточных отрогах Сихотэ-Алиня. Открыл этот кратер геолог В.А. Ярмолюк в процессе поиска фрагментов Сихотэ-Алинского метеорита сразу после его падения. Кратер был исследован с помощью сейсморазведки и оказалось, что при его небольших размерах его структура удивительно схожа с более крупными кратерами. Наиболее интересным является то, что данный кратер образовался меньше 1000 лет назад (вероятно, не более 250-300 лет назад), и в нем помимо пород, метаморфизированных ударной волной, обнаружены многочисленные органические остатки — травинки, щепки древесины, превращенные импульсом высоких температуры и давления в стеклообразный углерод — фюзен (интересно обнаружение щепки кедра, которая частично превратилась в обычный мягкий древесный уголь, а другая ее часть — в фюзен). О наличии взрывных условий в Соболевском кратере свидетельствуют многочисленные находки силикатных стекол, капли которых достигают миллиметра. Найдены также многочисленные железо-никелевые шарики — остатки метеоритного вещества, испаренного при ударе.
В настоящее время Соболевский кратер, к сожалению, подвергается постепенному уничтожению старателями — в отличие от таких известных объектов, считающихся уникальными памятниками природы и тщательно оберегаемых от разрушения — кратеров Рис (Германия), Вольф Крик (Австралия), вышеописанного Аризонского и многих других.
От кратеров, образующихся при взрывном торможении высокоскорстных тел (даже таких небольших, как Соболевский), следует отличать воронки, образующиеся при низкоскоростных падениях крупных метеоритов и их обломков, потерявших космическую скорость в атмосфере. Взрыва, испарения метеорита и пород мишени в таких случаях не наблюдается, и подобные кратеры часто приобретают овальную или даже вытянутую форму вследствие неотвесного падения. В таких кратерах практически нет признаков ударного метаморфизма — лишь иногда наблюдается характерная трещиноватость и конусы разрушения, образование аллогенных (образованных обломками, выброшенными со своего места ударом) и аутигенных (оставшихся на месте удара) ударных брекчий и горной муки. Именно такие кратеры обнаружены на месте падения крупных фрагментов Сихотэ-Алинского метеорита. Размеры их всегда невелики и не превышают первых десятков метров. Несмотря на то, что при образовании таких кратеров не происходит взрыва, микроскопические признаки плавления пород мишени иногда удается обнаружить — в виде мельчайших силикатных стеклообразных шариков, которые, в частности, обнаружены в крупнейших воронках Сихотэ-Алинского кратерного поля.
В крупных ударных структурах, размеры которых измеряются десятками и сотнями километров, характерные признаки метеоритного происхождения приобретают особенно яркий характер. Расплавленные при ударе породы образуют лавовые озера, после остывания образующие пластообразные тела тагамитов, образовавшиеся при ударе системы разломов уходят глубоко в литосферу и порождают вторичные гидротермальные процессы. При этом есть два важных отличия импактных структур от вулканических: поверхностный характер и очень высокие температуры, достигаемые в импактных расплавах по сравнению с магмой земного происхождения. Проявляется это в широком распространении кристобалита, кристаллизующегося от 1700°C и тридимита с температурой кристаллизации 1450°C, которые в магматических породах редки.
Крупнейшие найденные на Земле структуры импактного происхождения имеют размеры в сотни километров. Так, знаменитый кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан, образовавшийся как раз на рубеже мела и палеогена (когда вымерли динозавры), имеет диаметр 180 км. Визуальных признаков этого кратера на местности нет — его обнаружили по дугообразным геофизическим аномалиям, а его метеоритное происхождение было доказано обнаружением импактитов — ударных частично расплавленных брекчий (зювитов). С данным кратером связана также глобальная геохимическая аномалия — иридиевый пик. Содержание иридия в слое, соответствующем границе между мелом и палеогеном, по всему миру в десятки раз превышающее обычное, связано с испарением огромного количества метеоритного вещества, в котором содержание иридия намного превышает его содержание в земной коре. Падение астероида, вызвавшее образование данного кратера, несомненно, вызвало глобальное воздействие на весь Земной шар. Мощность взрыва достигла Мт и в атмосферу было выброшено гигантское количество пыли, образованной при конденсации испаренных астероида и пород мишени, которые вместе с сажей от лесов, подожженных практически по всему миру ударной волной и выпадающими из ближнего космоса обломками, на несколько лет закрыли Землю от солнечного света, что, вероятно, и стало причиной мел-палеогенового вымирания.
В отличие от Чиксулуба, кратер Вредефорт, диаметр которого достигает 300 км, хорошо виден на космоснимках и представляет собой единственную хорошо сохранившуюся многокольцевую структуру на Земле. Тем удивителен для его сохранности возраст этого кратера — 2 миллиарда лет.
С ростом диаметра кратера морфология его значительно меняется. Помимо образования центральной горки, а затем мультиринговых структур, о которых я сказал выше, кратер с ростом диаметра уплощается, а его вал формируется не из насыпи обломков, как в малых кратеров а из крупных надвинутых блоков. Кратеры планетарного масштаба на Земле сохраниться не могли из-за тектоники плит. Тем не менее, существует маргинальная гипотеза о том, что Тихий океан — это такой гигантский кратер (в менее смелой версии — что первая океаническая кора и подвижные литосферные плиты сформировались при разрушении первичной континентальной коры ударами крупных планетизималей.
Другие планеты
Подобно Земле, кратеры явно метеоритного происхождения обнаружены и при радиолокации Венеры, которая позволила получить подробные карты рельефа ее поверхности. Из-за весьма плотной атмосферы, только очень крупные тела способны ее преодолеть, сохранив космическую скорость. Поэтому минимальный диаметр кратеров Венеры — не меньше десятков километров. Кратеры Венеры, как и Земли, подвержены эрозии и воздействию тектонических процессов, уничтожающих их, поэтому их там немного.
Множество кратеров известны и на Марсе. Атмосфера Марса практически не является препятствием для космической бомбардировки, за исключением разве что микрометеоритов. Однако большинство мелких кратеров Марса быстро засыпается песком, и по этой причине поверхность Марса выглядит на крупномасштабных снимках значительно менее кратерированной, чем поверхность Луны. Тем не менее, плотность крупных кратеров, не подверженных ветровой эрозии и засыпанию песком, примерно одинаковая на Луне и Марсе. При этом, подобно лунным морям, на Марсе выделяются территории, практически лишенные кратеров. Объяснение этому — то, что их поверхность значительно моложе, она подверглась в относительно недавнем прошлом процессам, которые уничтожили прежний рельеф, включая его элементы импактного происхождения.
Если для планет с атмосферой существует предел размеров кратеров, то для безатмосферных такого предела нет. Единая непрерывная зависимость частоты встречаемости кратеров от их размера простирается от крупнейших кратеров планетарного масштаба до микрократеров, имеющих микроскопические размеры, что указывает на единство механизмов их возникновения.
Поверхности планет, лишенных плотной атмосферы, всегда в той или иной степени подвергаются переработке за счет метеоритной бомбардировки. При отсутствии атмосферы и заметных тектонических и вулканических процессов она является единственной силой, изменяющей поверхность. За миллиарды лет метеоритной бомбардировки планета покрывается слоем реголита. Реголит не является просто раздробленной и перемолотой коренной породой — он глубоко и многократно подвергнут шок-метаморфизму, плавлению и закалке, испарению и конденсации в глубоком вакууме, фракционированию и т.п., что привело к образованию новых минералов, в том числе совершенно уникальных.
Кратерные богатства
Но все оказалось не так радужно. Вместо гигантской железной глыбы в кратере оказалась масса мелких осколков и капель сильно окисленного металла, количество которых вовсе не позволяло говорить о какой-либо промышленной добыче. Бэрринджер был не в курсе о том, что при ударе происходит не просто образование воронки, а взрыв с практически полным испарением упавшего космического тела, и представлял, что оно ушло вглубь, но его поиски были обречены на неудачу. По современным оценкам оказалось, что Бэрринджер заблуждался и по части размеров железного астероида — его масса была раз в 200 меньше, чем он предполагал.
Так что идея разрабатывать метеоритные кратеры, чтобы добывать оттуда железо, потерпела фиаско. Но это не значит, что ударные структуры бесплодны. В них нередко образуются залежи полезных ископаемых — но они, как правило, никак не связаны с метеоритным веществом. Образование их связано с двумя вещами: остаточным теплом, вызывающим развитие гидротермальных процессов, и образованием разломов и развитием оруденения по ним.
Так, одно из крупнейших в мире медно-никелевых месторождений приурочено к кольцевым разломам астроблемы Сёдбери в Канаде. Обнаружены признаки шок-метаморфизма в породах медных месторождений Актогай и Коунрад и и золото-серебряного месторождения Алмалы в Казахстане. В находящемся недалеко кратере Шунак отмечена сульфидная минерализация, вызванная мобилизацией гидротермальных растворов. Такая минерализация вообще характерна для метеоритных кратеров, включая кратеры километровых размеров.
В некоторых случаях отдельные структуры метеоритных кратеров в силу своей геометрии способствуют образованию залежей полезных ископаемых. Так, куполовидные структуры центральных поднятий крупных астроблем часто являются вместилищем месторождений нефти (месторождения нефти Сьерра-Невада, Ред-Винг, США). Впадина Болтышского кратера стала местом формирования залежей сапропелевых горючих сланцев.
Не метеоритные кратеры
Еще один пример такого вероятного псевдократера — озеро Смердячье в Шатурском районе Подмосковья. Во многих публикациях в Интернете в метеоритном происхождении его даже не сомневаются. Вместе с тем, версия метеоритного происхождения Смердячего рассматривается, но до настоящего времени для того, чтобы это утверждать, имеется слишком мало данных. Есть единичные находки материала, похожего на импактит — обломков красно-коричневой породы, сложенной оплавленными зернами различных минералов (кварц, полевой шпат, циркон), сцементированными пузырчатым стеклом. Еще есть сходство геометрических параметров впадины с метеоритными кратерами сходного размера. И больше нет ничего, кроме очень большого желания автора статьи (Енгалычев С.Ю. Метеоритный кратер на востоке Московской области. // Вестник Санкт-Петербургского Университета. 2009. Сер.7. Вып. 2. С.3-11) видеть в этом озере метеоритный кратер.
Но если озеро Смердячье все же имеет определенные черты, намекающие на метеоритное происхождение, то множество круглых озер и прочих элементов ландшафта объявляются искателями непознанного метеоритными кратерами совершенно произвольно, на основе только лишь круглой их формы. Тем не менее, структуру, похожую на метеоритный кратер, могут образовать самые различные процессы: карстовые провалы, работа воды, проявления взрывного вулканизма (маары и кальдеры), и даже деятельность наших предков. Так что не все круглое — метеоритный кратер.
Процесс ударного преобразования поверхности — это единый механизм, преобразующий твердые поверхности всех планет, их имеющих, а также спутников, малых планет и астероидов вплоть до поверхности частиц космической пыли. И на метеороиде, который оставил кратер на Луне или Земле тоже были кратеры. Нет их только там, где нет твердой поверхности. Но даже там, на Юпитере или Сатурне, когда астероид или комета влетают в плотные слои атмосферы и там, взорвавшись, прекращают свое существование, в облачном слое образуется нечто, крайне напоминающее все те же метеоритные кратеры — правда, существующее недолго. Что ж тогда говорить о планетах и их спутниках с твердой поверхностью? Отсутствие кратеров на ней обычно не означает, что они не образуются — просто активная эрозия или тектоника их стирает с лица космического тела.
Образование кратера — это не простое изменение рельефа поверхности. Это глубокая физическая и химическая переработка материала поверхности, при которой формируются новые типы пород — импактиты, в условиях сверхвысоких температур и давления образуются новые минералы.
Фотографии всех планет “земной группы”, а также каменистых спутников газовых гигантов объединяет одно общее явление – поверхность густо усеянная метеоритными кратерами. На снимках Марса, Меркурия, Луны и других небесных тел они видны отчетливо, кратеры здесь — наиболее распространенная форма рельефа.
Они составляют непрерывный по размерам ряд от микроструктур до гигантских бассейнов, имеющих тысячи километров в поперечнике. На безатмосферных небесных телах (Меркурий, Луна, Фобос, Деймос и др.) метеоритные кратеры сохранились в прекрасном состоянии. В отличие от разрушенных и погребенных земных астроблем, на космических изображениях поверхности планет земной группы и их спутников отчетливо видны все детали строения метеоритных кратеров.
Кратер Коперника на Луне, хорошо виден и кольцевой вал и днище кратера и конечно характерная горка в центре
Кольцевой вал — насыпная структура, обрамляющая кратер. Как правило, вал асимметричен, так как его внутренний склон круче внешнего. Объем кольцевого вала для метеоритных (импактных) структур обычно составляет 20—40% от объема выброшенной породы.
Днище кратеров имеет различное сечение (плоскодонное, чашеобразное и т. п.); его форма и строение усложняются с увеличением поперечника — днища крупных кратеров осложнены трещинами, рытвинами, буграми, центральными горками.
Центральная горка, или центральный пик, образуется в кратерах диаметром от 5 до 50 км. Ее образование объясняется согласно законам механики упругой отдачей пород поверхности— слоистой мишени. В кратерах диаметром более 50 км образуется система центральных кольцевых поднятий.
Импактные структуры более молодого возраста имеют лучшую сохранность. Это правило может быть использовано для относительной датировки кратерированных поверхностей планет земной группы. Степень разрушения кратеров зависит от воздействия внутренних — эндогенных и поверхностных — экзогенных процессов: тектонических деформаций вулканизма, выветривания и т. п.
Среди импактных кратеров перечисленных генераций на Марсе установлены ударные структуры-гиганты поперечником до 1800 км. На плоском дне этих впадин, обычно расположенном на 3—4 км ниже среднего высотного уровня планеты, видны лишь отдельные импактные кратеры небольших размеров и хорошей сохранности. Эти депрессии иногда являются вместилищем эоловых накоплений.
Круговые впадины и кордильеры сопровождаются радиально-концентрическими системами разломов. Впадины ограничены резкими кольцевыми уступами высотой 1—4 км, возможно, разломной природы. Местами дуговые разломы видны в пределах Кордильер. По периферии круговых впадин намечаются радиальные разломы. По аналогии с Луной эти структуры названы талассоидами.
Гигантский кратер Герцшпрунг на Луне (диаметром 570 км) – типичный талассоид. По размеру будет побольше иных лунных морей
Большое значение для установления относительного возраста различных поверхностей планет играет плотность кратерирования: чем древнее поверхность, тем большее количество соударений с метеоритными телами она должна была испытать. Таким образом, относительно древняя поверхность на фотографическом изображении той или иной планеты должна выглядеть наиболее интенсивно кратерированной. Используя это правило, на некоторых планетах земной группы удалось выделить разновозрастные структуры.
Возраст метеоритных кратеров Марса: королёвский, ломоносовский, кеплеровский и ньютоновский
Изучение снимков поверхности Марса позволило по степени сохранности кратеров выделить и описать четыре их возрастных генерации, названные по наименованиям характерных кратеров — королёвская, ломоносовская, кеплеровская и ньютоновская.
К королёвской генерации отнесены наиболее свежие молодые кратеры хорошей сохранности диаметром преимущественно меньше 30 км. Они имеют резко выраженные валы, относительно гладкие склоны, отчетливые выбросы.
Ломоносовская генерация объединяет кратеры размером от 30 до 100 км, подвергшиеся некоторым вторичным изменениям. Валы кратеров достаточно хорошо выражены, но уже сглажены, часто состоят из отдельных фрагментов. Склоны разрушены гравитационными и эоловыми процессами. Выбросы видны достаточно хорошо.
Кратеры Марса не очень похожи на лунные – самые старые из них сильно разрушены и частично засыпаны песком, однако все равно выглядят лучше земных.
К кеплеровской генерации относятся кратеры размером от 100 до 200 км, в значительной степени разрушенные. Их валы представлены отдельными фрагментами, часто образующими не кольцевую, а близкую по форме структуру. Дно кратеров под воздействием эндогенных и экзогенных процессов выровнено. Редко видны останцы центральных горок. Выбросы обычно не сохраняются.
К ньютоновской генерации относят почти целиком разрушенные структуры диаметром часто свыше 200 км.
На Марсе в основу определения относительного возраста тектонических процессов положены результаты анализа плотности распределения импактных кратеров, их морфологические особенности, сохранность и размеры, а также геологические соотношения различных поверхностей.
Используя этот принцип, авторам настоящей работы удалось выделить на этой планете несколько типов поверхностей с четкими границами, в пределах которых кратеры распространены равномерно, и их количество на единицу площади остается постоянным. По аналогии с Луной Марс также на ранних этапах своего развития подвергался интенсивной метеоритной бомбардировке, которая 3,0—3,5 млрд. лет назад сократилась примерно до современного уровня.
Возраст метеоритных кратеров Луны:
На Луне выделяются три возрастных группы импактных структур.
Коперниковская (самая молодая) группа объединяет кратеры с четко выраженными валами высокой степени сохранности, с крутыми внешними и внутренними склонами.
К птоломеевской группе относятся кратеры с валами, достаточно высоко поднимающимися над днищем. Часто валы имеют сложное строение благодаря развитию многочисленных мелких более молодых кратеров. Наряду с плоскими днищами имеются днища сложного строения с отдельными центральными пиками и центральными хребтами.
Структуры доптоломеевской (древней) группы характеризуются сильно разрушенными валами, часто лишь слабо возвышающимися над поверхностью материковых областей. Иногда такие валы только намечены концентрическими грядами и отдельными пологими холмами. В других случаях они расчленены системами гребней, образующими ряд субпараллельных линий. У наиболее крупных древних кратеров имеются обширные плоские днища, частично осложненные более молодыми кратерами.
Луна является хорошо изученным к настоящему времени небесным телом. Отсутствие явных признаков эндогенной и экзогенной активности на ней обусловили хорошую сохранность импактных структур, неравномерное распределение которых показало, что предела насыщения импактные кратеры достигают в древних материковых областях. В молодых морских депрессиях кратерирование минимально.
Оценки абсолютного возраста образцов лунных пород показали, что на ее поверхности наряду с молодыми кратерами существуют ударные структуры, возраст которых является весьма внушительным и равен 4,4—3,8 млрд. лет.
Определение возраста поверхности планеты по метеоритным кратерам
Метеоритные кратеры являются не последним из инструментов для определения древности поверхности на которой они расположены, для чего расчитывается так называемая плотность кратерирования.
Под плотностью кратерирования понималось либо количество кратеров определенных диаметров на единицу площади, либо отношение суммарной площади кратеров больше определенного диаметра к площади рассматриваемой поверхности. Наиболее подходящими для подсчета оказались кратеры диаметром от 4 до 10 км на площади 10 млн. км2, так как количество их достаточно для статистической обработки, а скорость разрушения не так велика, как у более мелких структур.
Получив значения плотности кратерирования различных поверхностей Луны и других планет, в частности Марса, и значения абсолютного возраста пород Луны, можно, используя сравнительно-планетологический метод, установить абсолютный возраст поверхности планеты.
Метеоритная бомбардировка играет существенную роль на ранних стадиях развития планет. Метеоритные кратеры имеют важное значение для датировки различных структурных поверхностей. Метеоритная бомбардировка является процессом, общим для формирования рельефа поверхности и структуры коры планет земной группы, в том числе и Земли.
Космические снимки Земли показали, что и на нашей планете (как и других планетах земной группы) имеется большое количество кольцевых структур – следов падения метеоритов. При их исследовании была установлена одна интересная особенность: чем древнее изучаемый комплекс пород, тем большее количество кольцевых структур на нем дешифрируется. Многие из них были обнаружены в фундаменте под чехлом рыхлых пород.
Особенно много кольцевых структур выявлено на древних платформах — наиболее стабильных областях литосферы. Диаметр этих структур разнообразен и варьирует в широких пределах от сотен метров до десятков и сотен километров. Окончательно вопрос о происхождении многих кольцевых структур на Земле пока еще не решен. Несомненно, что эти структуры имеют различное происхождение. Однако часть их представляет собой разрушенные древние метеоритные кратеры, аналогичные тем, которые повсеместно покрывают поверхности других планетных тел.
Многие исследователи считают, что метеоритная бомбардировка Земли являлась главнейшим процессом на догеологической стадии ее развития. К сожалению, следы этой ранней метеоритной бомбардировки Земли оказались стертыми последующими процессами ее геологического развития — тектоническими движениями, магматизмом и метаморфизмом. Благодаря этому, и в особенности благодаря разрушительному воздействию атмосферы и гидросферы в настоящее время следы метеоритной бомбардировки Земли реконструируются с большим трудом.
Метеоритный кратер Волк Крик в Австралии – второй по величине на Земле, из тех что ещё похожи на метеоритные кратеры.
Метеоритные кратеры на Земле (астроблемы)
Различают два типа метеоритных кратеров:
- ударные кратеры (астроблемы) — диаметром менее 100 м
- взрывные кратеры — диаметром более 100 м.
Первые являются результатом падения небольшого метеорита, вторые возникают при взрыве после некоторого заглубления метеорита в породы.
Изученные астроблемы морфологически очень похожи на кратеры Луны, Марса, Меркурия. Они имеют округлую в плане форму, диаметр до 100 км и выявляются по характерному насыпному валу, выступающему в виде возвышенности вокруг воронки, по наличию центрального поднятия — центральной горки, по отчетливому радиально-кольцевому расположению трещин, по присутствию раздробленных пород, следов сотрясений и другим признакам.
Однако самым надежным критерием их выделения является обнаружение остатков метеоритного вещества и специфических изменений в породах, происшедших в результате воздействия взрывной волны и высокой температуры при взрыве. Было рассчитано, что при столкновении с горными породами метеоритов, движущихся со скоростью более 3—4 км/с, начальное давление должно равняться 109Па при температуре 10 000° С.
Рассчитанное теоретическое время воздействия ударной волны на породу — миллионные доли секунды. За эти мгновения давление резко возрастает. При образовании кратера диаметром 50 км почти мгновенно выделяется энергия, равная 1022 Дж. Естественно, что такая энергия не может исчезать без последствий.
При давлениях от 4•10 9 до 5•10 10 Па в минералах и породах происходят пластические деформации и твердофазовые переходы, а при нагрузках свыше этого — плавление и частичное испарение вещества. Все эти термодинамические изменения приводят к серьезным перестройкам горных пород в районе удара.
На Земле время безжалостно к метеоритным кратерам. Попробуйте найти на этой карте знаменитый Попигайский кратер.
Тем не менее, спустя сотни, а то и тысячи и даже миллионы лет, следы даже таких гигантских “преобразований” ландшафта можно обнаружить с большим трудом. Судите сами: в бассейне реки Попигай (Сибирь) расположен гигантский Попигайский кратер диаметром 100 километров.
Тем не менее, за прошедшее время природа настолько “сгладила” астролембу, что кратер выдает только понижение местности на 20-80 метров и “борта” в виде слабо заметной пологой гряды высотой до 200 метров. Для площади в 100 километров, чтобы понять, что вы находитесь внутри кратера Попигайского кратера, вам пришлось бы подняться в космос – находясь на поверхности земли , вы бы об этом никогда не догадались.
Да вот же он, кратер! Окажись вы там, на берегу речки Попигай, вы бы его не заметили и вовсе.
Сравнение метеоритных кратеров Земли и других планет
Итак, по количеству и размерам ударных кратеров от метеоритов среднего размера Земля не особо отличается от других землеподобных планет Солнечной системы. Отличием выступает только наличие атмосферы: к нашему счастью атмосфера нашей планеты не пропускает к поверхности большую часть мелких метеоритов, а следы от больших, планета умело “маскирует” за считанные тысячи лет с помощью естественных процессов.
Космические снимки Земли свидетельствуют о том, что на поверхности нашей планеты кольцевые структуры представлены в изобилии. Не вызывает сомнения, что часть кольцевых образований имеет импактное происхождение и является продуктом метеоритной бомбардировки.
Читайте также: