Kráterek képződésről néhány gondolat

A becsapódási kráterek olyan kráterek, melyek meteoritoktól, üstökösöktől vagy kisbolygóktól származnak. Megszokott domborzati formák a szilárd égitesteken (beleértve a Földet és a holdakat is).

A Földön a Yucatán-félszigetnél található a Chicxulub-kráter, melynek keletkezése talán kapcsolatban áll a K–T-kihalással. A Földön kevesebb épen maradt kráter van az időjárás erodáló hatása miatt. A holdi tengerek is nagyrészt becsapódások során jöttek létre. Elterjedt módszer a bolygófelszínek korának a meghatározása a kráterszámlálással. (Minél több kráter van egy felszínen, annál öregebb.)

A vulkáni kráterekhez való hasonlóságuk miatt évszázadokig vulkanikus eredetűnek – kürtőnek vagy beszakadásos kalderának – gondolták valamennyi krátert a Holdon, vagy korabeli nevén, gyűrűhegyet, körhegységet. Közéjük tartozott Cholnoky Jenő is, aki nem fogadta el az arizonai Barringer-kráter kozmikus eredetére vonatkozó elméleteket, és maga melegforrás-tölcsérnek tartotta. Az égből hulló kövek kráterképző voltát nem is lehetett könnyű elfogadni.


A becsapódás folyamata és hatása a 19. században leginkább az üstökösök Földdel való találkozása kap­csán merült fel. Több ilyen témájú tudományos-fan­tasz­tikus könyv is született, mely a kor vezető elméleteinek megfelelően írta le az eseményt. A csillagász Camille Flammarion (1894.) egy regényének tudósa mondja:

„Lesz ugyan találkozás, összeütközés és lokális szeren­csétlenség, de ezen kívül más semmi. Egy földrengéshez, vulkánkitöréshez vagy borzasztó szélvészhez fogható esemény lesz az egész (…) [Az üstökös darabjai] légkörünket áthasítva oly ellenállással találkoznak, hogy … nem is hul­lanak le a talajra, hanem már előbb apró részekre robbannak. A hulló test előtt légnyomás van, mögötte légüres tér. A mozgó test kívülről meggyullad és fehérizzóvá lesz, a lég­üres térbe visszacsapó levegő mennydörgésszerű hatalmas zajt okoz, robbanások és széthullás következik be, a fém­anyagok elég sűrűek lévén ahhoz, hogy ellenálljanak, le­hul­la­nak, a többiek pedig gőzzé válnak … mielőtt a légkörünk alsó rétegeit elérhetnék. (…) Valószínűleg egész légkörünk lángba borulna tőle… A levegő oxigéntartalma táplálná is a tűzvészt. A levegő hőmérséklete több száz fokra emelkednék föl. A tengerek, tavak, folyók elkezdenének forrni… Ime ez történnék a Földdel, ha egy olyan üstökös találkoznék [vele], mint amilyen az 1811-ik évi volt.”

Végül az esemény így zajlik le a regényben:

„A látóhatárt kékes tűzkoszorú fogja közre: [az üstökös csóvájában lévő] széndioxid vegyül az oxigénnel. Mindenütt fullasztó kénszag. Ugyanakkor tűzeső, csillagzápor indult meg az égről. Ennek legnagyobb része nem jutott el a talajra, de számos meteor bomba módjára szétrobbant és födeleket átütvén csakhamar mindenfele tűzvészt okozott. A Földnek az üstökös felé fordult félgömbjén a találkozás órájában széltében tikkasztó szárazság, fojtó hőség és gyötrő kénszag uralkodott és mindenki letargiába esett. … a másik félgömb ezalatt csaknem teljesen érintetlen maradt.”


Az arizonai Barringer-kráter

1876-ban Richard Proctor vetette fel először a kráterek becsapódásos (impact) elméletét. Ő közölt először “realisztikus” rajzokat a holdi kráterekről. Később laboratóriumi kísérletek sorozatával igazolták a holdkráterek becsapódásos eredetét. A becsapódási elmélet első amerikai támogatója Grove Karl Gilbert (USGS) volt, aki a becsapódással laborkísérleteket is végzett az 1890-es években. Ő a Meteor Krátert (akkori nevén Coon-hegységet) először becsapódásos eredetűnek tartotta, de később nézete megváltozott, és posztvulkáni-gőzkitöréses eredetűnek gondolta. Fő ellenvetés az volt a becsapódásos elmélettel szemben, hogy a különféle szögekben történő becsapódáskor többségben nem kör alakú kráter keletkezne, mert ilyen csak merőlegesen érkező testtől keletkezhet. Ez hibás előfeltevés volt. Egy közeli, vulkanikus eredetű krátercsoport (Sunset-kráter) is hozzájárult ezen nézetének kialakulásához. A Mare Imbriumot viszont becsapódásos eredetűnek tartotta, ellentétben az akkoriban elfogadott vulkáni magyarázattal.


Az első általánosan becsapódásosnak elismert földi kráter ez, a Daniel M. Barringerről elnevezett (Meteor)-kráter volt.

A kráter körüli vasmeteorit-darabok alapján Barringer azt remélte, hogy a kráterben megtalálja a becsapódó test nagy mennyiségű vas-anyagát, így számos próbafúrást végzett a kráterben az 1920-as években. Vasat végül nem talált. A kráter területe ma is az ő leszármazottai tulajdona. Barringer kérésére a brit Forrest Ray Moulton 1929-ben kiszámolta, hogy mi történhetett a becsapódó testtel, és azt találta, hogy a másodperc törtrésze alatt felszabaduló energia elpárologtatja mind a becsapódó testet, mint a kőzetet, amelybe becsapódik, így nyoma nem marad, csak a becsapódás irányától függetlenül kerek kráter. Barringernek az elvégzett számításait nem adta oda, csak 1931-ben írta meg népszerűsítő csillagászati könyvében. A szakma nem figyelt fel rá, akárcsak Alfred Wegener elméletére, amely a holdkrátereket becsapódási eredettel magyarázta.

1935-ben John D. Boon és Claude C. Albritton hét földi szerkezetről állította, hogy erodált becsapódásos kráterek. Ők az asztrobléma („csillagsebhely”) elnevezést hasz­nálták rájuk, amely Magyarországon is elterjedt, elsősor­ban a földtudományi használatban. 1938-ban „A csillagos ég” című 480 oldalas magyar kézikönyv két bekezdést szentel a krátereknek: “Egyes nagy tömegű lehullott meteorok olyan nagy erővel csapódhatnak a talajba, hogy mély tölcsérformájú mélyedést vájnak. Ezidőszerint öt, minden kétséget kizáró »meteorkrátert« ismerünk. (…) Az említett meteorkráterek egyidőben fontos szerepet játszottak a Hold felületén levő kráterek kialakulásának magyarázatában is, mert feltételezték, hogy ezeket a krátereket a Holdra zuhant meteorok vájták. Ma ez az elgondolás elavult.”


Wolf Creek-kráter, Ausztrália

Az 1920-as években fedezték fel az Odessa-krátert (Texas), majd légi fényképezésben 1947-ben a Wolf Creek-krátert Ausztráliában. Az 1950-es évekre körülbelül 10 becsapódásos krátert ismertek a Földön. Ekkoriban már ismertek olyan kriptovulkáninak nevezett kerekded, dombszerű alakzatokat, melyek a környezetüknél mélyebben fekvő rétegekből álltak (Vredefort-dóm, Dél-Afrika; Serpent Mound, Ohio, USA stb.). Előbb lassú, vulkáni folyamatokban felfelé nyomott rétegekkel magyarázták, de később kiderült, hogy vulkanizmus nem játszott szerepet keletkezésükben. 1937-ben Boon és Albritton már becsapódás mellett érveltek. Később e „kriptovulkáni” szerkezetekről kiderült, hogy erősen erodált kráterek központi zónái, melyek törmelék­takarója, sánca már leerodálódott, és csak központi, egységesen kiemelt területének egy mélyebb rétege maradt meg. Már ekkor is ismertek voltak a tektitek, a becsapódáskor kivetett olvadékcseppek, de őket villámcsapáskor megolvadt légköri porszemcséknek tartották.

A holdi medencék becsapódásos eredete először 1949-ben merült fel.A medencéket geológiai sztratigráfiai térképezésre először Eugene Merle Shoemaker használta, aki 1961-ben megalapította az USGS (Egyesült ÁllamokGeológiai Szolgálata) asztrogeológiai ágát, és ő volt az, aki a PhD dolgozatában a Barringer-kráter becsapódásos eredetét is bizonyította. 

Ekkoriban még nem gondoltak rá, hogy más égitesteken is a holdihoz hasonló gazdagságban találhatók kráterek. Ezt a Mariner–4 Marsról (1965.), majd a Mariner–10 Merkúrról (1974–75.) készített fényképei mutatták meg. Ezek után vált csak egyértelművé, hogy a becsapódásos kráterek általános jelenségek a Naprendszer égitestjein.

1962-ben, a holdi többgyűrűs medencék (Orientale) első felismerésekor Harold Urey még hevesen vitatta e medencék létezését. Idehaza Hédervári Péter a nagyobb égitesteken a vulkáni kelet­kezéses magyarázatot a becsapódásossal legalábbis egy szinten említendőnek tartotta a kráterek földi kalde­rák­kal való hasonlósága miatt. Héderváriról később krátert neveztek el a Holdon (Hédervári-kráter). 

A becsapódásos kráterek felismeréséhez három eltérő tudományág eredményei vezettek az 1960-as években: a holdkráterek távcsöves megfigyelése; a földi kráterek geológiai és kőzetmikroszkópiai megfigyelése (ezen belül legfőképp a sokk-metamorfózis hatásainak felismerése, amelyet bizonyító jellegűnek fogadnak el); és a becsapódás folyamatának fizikai modellezése. E három terület azóta jelentősen kibővült. Az űrszondás megfigyelések mind részletesebb képet és mind több égitest-példát adnak, így a Naprendszert egyfajta „ingyenes óriáslaboratóriumként” használhatják a kutatók. A távérzékelési műholdak révén pedig saját Földünket is „kívülről” láthatjuk (ezáltal a kerek alakzatokat jobban felismerhetjük). A földi geológiai munka módszerei alkalmazhatók lettek más égitesteken: az Apollo-programban a Holdról hoztak mintákat, a Marson roverek helyben vizsgálják a kőzeteket.

Már a Google Earth segítségével is találtak becsapódási krátereket, a 260 méter átmérőjű Hickman-krátert Nyugat-Ausztráliában Arthur Hickman ausztrál geológus fedezte fel, szintén Ausztráliában Mike Fry geológus talált egy 2 kilométer átmérőjű, kráterszerű szerkezetet, ennek vizsgálata 2008 végén folyamatban volt.

A becsapódás modellezésében pedig már szuperszámítógépek is részt vesznek. Ma már kevéssé jelentős, de az 1960-as években mind amerikai, mind szovjet oldalon a becsapódás folyamatának és a krátereknek a megismerését segítette a föld alatti kísérleti hagyományos és atomrobbantások vizsgálata. A létrejövő szerkezetekben (például Baker, Dialpack, Suffield, Prairie Flat, Snowball stb.) a központi szerkezeti kiemelkedés, a kráterperemi suvadások is megfigyelhetők voltak.

Az Eötvös Loránd Geofizikai Intézet kutatói a Baranya megyei Magyarmecske és Téseny között egy kör alakú, koncentrikus ellenállás-anomáliát találtak, amelyről feltételezik, hogy egy becsapódási kráter nyoma. Ha ez beigazolódik, akkor itt lenne az első ilyen kráter a Kárpát-medencében, és az első a világon, amelyet műszerekkel fedeztek fel. A további, más módszerekkel is végzett mérések kimutatták, hogy körülbelül 500 méter mélységben, egy körülbelül 3 kilométer átmérőjű közel kör alakú területen az alaphegység ellenállása legalább két nagyságrenddel kisebb, mint az várható lenne, és ugyanebben a zónában a kőzetek szilárdsága és sűrűsége is kisebb.

Ma is csak a valósnál nagyságrendekkel kisebb mérettartományú laboratóriumi kísérletek, katonai robbantási kísérletek, valamint elméleti modellek igazolják a kráterek becsapódásos eredetét, hiszen még senki sem látott szilárd felszínű bolygótestbe történő kráterképző becsapódást. A Deep Impact szonda becsapódó egységének 2005-ös ütközése a Tempel 1 üstökössel az első, bár mesterségesen létrehozott, a becsapódás pillanatában megfigyelt ilyen esemény (a kráterről már nem készült kép).

A becsapódásos eredet melletti erős elméleti érv , hogy olyan apró, differenciálatlan égitesteken (tör­me­lé­ke­ken) is találunk krátereket, melyeken vulkáni akti­vi­tás nem lehetséges. A vulkanikus és becsapódásos krá­te­rek pusztán morfológiai alapú megkülönböztetése még ma sem teljes egyértelműséggel megoldott.

Ma egy képződményről makro- és mikromorfo­lógiai, geofizikai, kőzetmikroszkópiai, geokémiai mérésekkel bi­zonyítható becsapódásos eredete. A legfontosabb be­csapódás-indikátorok a sokk metamorfizált kvarc (PDF-ek), a kráter, geofizikai anomália, impakt breccsák, nyomáskúpok, az azonos korú üledék­réteg­ben szferulák, irídium-anomália, megacunami-üledékek (tengeri be­csa­pó­dás­nál). A becsapódásos képződ­mények földtani kuta­tásával foglalkozó tudományág neve impakt sztratigráfia.  A nagy kihalások becsapódással való magyarázatát a 20. században sokáig a meghaladott, 19. századi kataszt­rofista elméletekhez hasonlóan elfogadhatat­lannak, bi­zo­nyít­hatatlannak és nevetségesnek tartották. A korszak fő geológiai alapelve Lyell uniformitarianiz­musa volt.

Az első K/T határbéli geológiai bizonyítékok meg­jele­nés­ével ez a nézet lassan megváltozott. Bár Alvarezék cikküket úgy fejezik be, hogy az irídiumgazdag réteghez tartozó forráskráter meg­talá­lása valószínűtlen, pár éven belül egy mexikói olaj­társaság kutatásai alapján sikerült egy pont ilyen korú, jelentős méretű (a korábbi modelleknek megfelelő) krátert, a Chicxulub-krátert megtalálni a Yucatán-félszigetnél, a felszín alatt. Ma egyre nagyobb teret hódít a neo­katasztrofizmus – bár ma sem állítható egyértel­műen, hogy például a Kréta-tercier kihalási eseményért csak a becsa­pódás lenne felelős.

A kráterek morfometriai vizs­gá­la­takor (alakja különféle mérhető jellemzőinek meghatá­rozásakor)más égiteseken csak távérzékeléses adatokra (optikai, infravörös és radar tartományban készített képekre ill. lézeres magasságmérésre) támaszkodhatunk. A képeken mérések akkor végezhetők, ha azokat egy­séges ortogonális vetületűvé alakítjuk. Ha lézeres magasságmérési adat nem áll rendelkezésre, a kráter domborzati jellemzői mérhetők árnyékhosszméréssel, fotoklinometriával (a lejtésszögre a felszín árnyékolt­ságából következtetve) vagy sztereó képpárból történő magasságméréssel (Schenk 1990, 1996 stb.).


Történeti osztályozás

A kráterek első részletes modern osztályozását az 1960–70-es évek­ben végezték el amerikai és orosz-szovjet kutatók. A táv­csöves észlelésekből már ismertek voltak a kráterek fő jellegzetességei. Howard (1974) azt vizsgálta, hogy ezek a jellemzők milyen méretnél jelennek meg és tűnnek el. Arthur (1963–66) római számokkal jelölt osztályokat állí­tott fel. Az egyszerű-komplex elkülönítést először Dence (1965) használta, földi kráterekre (Melosh, Ivanov 1999). Hartmann és munkatársai (1962, 1971) hozták létre a ma is használatos fő osztályokat (például multiring basin, peak ring crater stb).

A szovjet Florenszkij, Baszilevszkij és Grebennik (1976) munkájára ma már leginkább csak az orosz szak­cikkekben hivatkoznak, ezért említ­jük ezt ebben a tör­té­neti fejezetben. Ők a Lunar Orbiter és Zond–8 szondák képei alapján végezték el a holdi kráterek osztályo­zá­sát. Minden típust a típuskráterről neveztek el. Ezek leírását munkájuk alapján adjuk meg egyszerűsítve (ezeket ma már csak az orosz szakirodalom használja,az is leginkább a Dawes-típust):

Schmidt-típus: egyszerű tál alakú kráter. Átmérőjük pár métertől max. 20 km-ig terjed. Éles, nem teraszos, fokozatosan az aljzatba átmenő peremmel. Típuspéldája még a Marius-A kráter valamint a Barringer-kráter.

Dawes-típus: hullámos felszínű, konvex aljzatú. Egyenes lejtőjű. A lejtők néhol terasszal, hirtelen csatlakoznak az aljzathoz. Általában 10–15 km, max. 40 km átmérőjűek. (Ma inkább jellegzetes csuszamlási jelenségei miatt használják a Dawes-típus elnevezést.)

Römer-típus: központi csúcsos, teraszos fallal. 20–55 km átm.

Tycho-típus: központi csúcsos, szabdalt aljzattal, mely lávafolyásos területre emlékeztet. 25–100 km.

Copernicus-típus: mint Tycho, a központi csúcs kevésbé kifejezett, inkább kisebb csúcsok halmaza. 35–100 km.

Plato-típus: Nincs központi csúcs. Felszíne sima (talán láva miatt). 19–100 km.


Az 1990-es évekre a marsi lebenyes kráterek terminológiája egyre áttekinthetetlenebbé vált, ezért ennek egységesítésére a Mars Crater Consortium tett kísérletet (Barlow 2000) (lásd: lebenyes kráter).

A Geological Survey of Canada kráteradatbázisa 172 becsapódási alakzatról:


http://www.unb.ca/fredericton/science/research/passc/


https://www.youtube.com/watch?v=KUgEpId5KzA

https://www.youtube.com/watch?v=BufaW0r1gHg


http://www.passc.net/EarthImpactDatabase/New%20website_05-2018/Index.html




 Mihályi Krisztián: Néhány földi meteoritkráter hidrogeológiai jellemzése és az impakt kráterek folyóvízi (fluviális) lepusztulásának összefoglalása:

PLANETOLOGIA.ELTE.HU

http://planetologia.elte.hu/mihalyi2.pdf

Megjegyzések