Poucas pessoas sabem que a lua está coberta de crateras. Mas nem todo mundo sabe que a Terra também é coberta por crateras causadas por impactos de meteoritos. Neste artigo, falarei sobre crateras de meteoritos em geral e na Terra - em particular.
Em KDPV - Phobos.
Duas hipóteses sobre crateras lunares
Em 1609, Galileu, que acabara de inventar o telescópio, o levou à lua. As paisagens da Lua eram diferentes das terrenas: cobertas de depressões em forma de taça de vários tamanhos, cercadas por cadeias montanhosas. Galileu não conseguiu explicar a natureza dessas formações, mas deu-lhes um nome, escolhendo o nome da taça de vinho grega como dele. Desde então, eles são conhecidos por
crateras .
No final do século 18, Johann Schröter sugeriu que as crateras na Lua são o resultado de fortes erupções explosivas que ocorreram lá. Tal erupção explosiva não levaria à formação de uma estrutura vulcânica - um cone regular, mas, pelo contrário, um funil cercado por um poço. Muitos desses vulcões são conhecidos na Terra - eles são chamados de caldeiras e na verdade se assemelham um pouco às crateras lunares.
Em contraste com essa hipótese, que rapidamente ganhou status geralmente reconhecido na ciência, Franz von Gruytuisen, em 1824, fez uma suposição sobre a origem do meteorito das crateras. O ponto fraco dessa teoria era que ela não podia explicar o fato de que quase todas as crateras têm a forma de um círculo regular, enquanto que com uma queda oblíqua a cratera deveria ter se tornado oval e essas crateras ovais teriam prevalecido. Por esse motivo, por muito tempo, essa teoria não era popular.
Somente na primeira metade do século XX, em conexão com o desenvolvimento de idéias sobre os fenômenos que ocorrem durante impactos de alta velocidade (que eram extremamente importantes na esfera militar), ficou claro que esse ponto fraco da teoria dos meteoritos é imaginário. Uma colisão nas velocidades espaciais leva a uma explosão durante a qual o meteoróide e as rochas da superfície do planeta no local do impacto evaporam instantaneamente e o sistema "esquece" a direção de chegada do meteoróide. Maior expansão de gases e vapores e a propagação de ondas de choque ocorrem em todas as direções da mesma maneira, o que forma uma cratera redonda, independentemente da direção da trajetória do corpo. Em 1924, esse processo foi descrito qualitativamente pela primeira vez pelo astrônomo da Nova Zelândia A. Gifford, e depois a teoria foi desenvolvida pelo cientista soviético K.P. Stanyukovich, que na época da primeira publicação em 1937 ainda era estudante.
E os vôos espaciais interplanetários atingiram o último prego na hipótese da origem vulcânica das crateras lunares - verificou-se que Mercúrio e seções antigas das superfícies das luas de Júpiter e Saturno, e até minúsculos satélites marcianos Phobos e Deimos, o que teria sido difícil até sugerir atividade vulcânica. A intensidade e natureza deste último devem depender substancialmente da estrutura do interior do corpo cósmico, de sua massa e tamanho, mas não afetam a densidade das crateras. Descobriu-se que a razão de sua aparência não estava dentro, mas fora dos planetas. E esse motivo é um bombardeio de meteoritos.
Crateras de meteoro na Terra
Além disso, crateras de meteoritos foram encontradas não apenas em outros planetas. Estruturas em anel semelhantes às lunares também eram conhecidas na Terra e, com o desenvolvimento da fotografia aérea e depois cósmica, começaram a ser descobertas em dezenas. Até o momento, eles são conhecidos por mais de 160 peças.
Assim, a cratera no Arizona é conhecida há muito tempo. Pela primeira vez, sua descrição geológica foi feita por A.E. Pé em 1891. Ele descobriu uma formação incomum, que é uma depressão de 1200 metros de diâmetro, com declives muito íngremes, cercada por um poço de 30 a 65 m de altura e, ao mesmo tempo, a profundidade da cratera é de 180 m e seu fundo é muito mais baixo que a planície circundante. Mas a principal estranheza era que não havia sinais de atividade vulcânica na cratera - nem lava, nem tufo. Um calcário, cujas camadas foram viradas e viradas na ordem inversa no eixo, e dentro da cratera são torcidas, trituradas ou mesmo trituradas em farinha. Os índios chamaram esse funil de Devil's Canyon e encontraram ferro nativo nele, que eles usaram para seus próprios propósitos, o que levou a sugerir a origem meteorológica do funil. A.E. Pé durante sua expedição encontrou a três quilômetros da cratera um bloco de ferro de meteorito pesando 91 kg. Em estudos subsequentes, uma grande quantidade de material meteorito foi encontrada na cratera - desde pequenas partículas formadas durante a condensação a vapor até grandes pedaços de ferro. Balões de uma bala de canhão do tamanho de uma concha fortemente oxidada são característicos da cratera do Arizona. Eles se formaram durante o derretimento, evaporação e condensação do meteoróide no momento do impacto. A massa total de metal localizado na cratera, como resultado de estudos geofísicos, foi estimada em dezenas de milhares de toneladas. Este (com exceção de vários fragmentos de meteoritos praticamente inalterados) é um metal profundamente fundido que perdeu a estrutura característica original do ferro de meteorito. Além disso, foi encontrado um material vítreo inchado e espumoso, semelhante a pedra-pomes - este vidro foi formado como resultado do derretimento do solo após o impacto (um vidro semelhante foi posteriormente encontrado em locais de explosões nucleares). As rochas na cratera, exceto as que surgiram após a sua formação (no fundo dela no Pleistoceno, havia um lago a partir do qual havia uma camada de sedimentos, e a idade da cratera foi determinada a partir desses sedimentos), foram muito alteradas como resultado do
metamorfismo de
choque sob a influência de ondas de choque, temperaturas e pressões ultra altas. Todas essas descobertas provaram indubitavelmente a origem meteorológica da cratera.
A Cratera do Arizona não é a única e nem a maior cratera de meteorito em tamanho. Mas pertence às estruturas de impacto mais bem preservadas da Terra. Ao contrário das crateras na Lua na Terra, elas são impiedosamente destruídas pela erosão, muitos
astroblems antigos não se parecem com funis com um eixo por um longo tempo. Somente a presença de sistemas característicos de falhas, rochas brechas fragmentárias características com sinais de fusão (até a fusão completa e subsequente formação de uma rocha ígnea peculiar -
tagamita ), sinais de metamorfismo de choque, como fases de alta pressão - stishovita, coesita, diamante e também cristais especificamente deformados e rachados de quartzo e outros minerais. Os chamados cones de fratura também são sinais de um evento de impacto - um sistema de rachaduras nas rochas, dando aos fragmentos de rocha a aparência de cones direcionados pelo ápice para o centro da cratera.
Das outras crateras meteorológicas bem preservadas, eu mencionaria a cratera Sobolevsky com um diâmetro de 50 m em Primorye, nas proximidades da Olimpíada do Cabo, nas esporas orientais de Sikhote-Alin. O geólogo V.A. descobriu esta cratera. Yarmolyuk no processo de busca por fragmentos do meteorito Sikhote-Alin imediatamente após sua queda. A cratera foi investigada usando exploração sísmica e descobriu-se que, com seu tamanho pequeno, sua estrutura é surpreendentemente semelhante a crateras maiores. O mais interessante é que essa cratera se formou menos de 1000 anos atrás (provavelmente não mais que 250-300 anos atrás) e, além de rochas metamorfoseadas pela onda de choque, foram encontrados numerosos restos orgânicos nela - lâminas de grama, lascas de madeira transformadas por um pulso de alta temperatura e pressão no carbono vítreo - fusen (é interessante encontrar uma lasca de cedro, que se transformou parcialmente em carvão macio comum e sua outra parte em fusen). A presença de condições explosivas na cratera Sobolevsky é evidenciada por inúmeras descobertas de vidros de silicato, cujas gotas atingem um milímetro. Numerosas bolas de ferro e níquel também foram encontradas - os restos de uma substância meteorítica evaporaram com o impacto.
Atualmente, a cratera Sobolevsky, infelizmente, está sofrendo uma destruição gradual por mineradores - em contraste com objetos conhecidos que são considerados monumentos naturais únicos e cuidadosamente preservados da destruição - as crateras de Ries (Alemanha), Wolf Creek (Austrália), o Arizona acima descrito e muitos outros.
Das crateras formadas durante a frenagem explosiva de corpos de alta velocidade (mesmo pequenos como Sobolevsky), deve-se distinguir os funis formados durante a incidência de baixa velocidade de grandes meteoritos e seus fragmentos que perderam velocidade cósmica na atmosfera. Explosão, evaporação do meteorito e rochas-alvo não são observadas nesses casos, e essas crateras geralmente adquirem uma forma oval ou mesmo alongada devido a uma queda incessante. Nessas crateras, praticamente não há sinais de metamorfismo de impacto - apenas ocasionalmente são observados cones característicos de trincas e fraturas, a formação de brechas de impacto alogênicas (formadas por detritos ejetados de seu lugar pelo impacto) e autênticas (permanecendo no local de impacto) brechas e farinha de montanha. São essas crateras que foram encontradas no local da queda de grandes fragmentos do meteorito Sikhote-Alin. Suas dimensões são sempre pequenas e não excedem as primeiras dezenas de metros. Apesar do fato de nenhuma explosão ocorrer durante a formação de tais crateras, os sinais microscópicos de derretimento das rochas-alvo às vezes podem ser detectados - na forma de minúsculas bolas de silicato vítreo, que, em particular, são encontradas nas maiores crateras do campo da cratera Sikhote-Alin.
Em grandes estruturas de impacto, cujas dimensões são medidas em dezenas e centenas de quilômetros, os sinais característicos da origem do meteorito se tornam especialmente impressionantes. As rochas derretidas no impacto formam lagos de lava; após o resfriamento, formam corpos estratiformes de
tagamita; os sistemas de falhas formados no momento do impacto
penetram profundamente na litosfera e geram processos hidrotérmicos secundários. Existem duas diferenças importantes entre as estruturas de impacto e as vulcânicas: o caráter da superfície e as temperaturas muito altas alcançadas no impacto derrete em comparação com o magma de origem terrestre. Isso se manifesta na ampla distribuição de cristobalita, cristalizando a partir de 1700 ° C e tridimita, com uma temperatura de cristalização de 1450 ° C, que são raras em rochas ígneas.
As grandes estruturas de impacto são caracterizadas pela formação de uma elevação central (“colina central”) devido à liberação de tensões decorrentes da deformação do impacto, e algumas estruturas de centenas de quilômetros são caracterizadas por uma estrutura de múltiplos anéis. Tais estruturas com múltiplos anéis são bem conhecidas na Lua e sua existência foi considerada um argumento contra a origem meteorológica das crateras - acreditava-se que, para isso, vários meteoritos teriam que cair, o que é improvável. No entanto, um exame mais minucioso dos processos de propagação de ondas de choque e a subsequente descarga de deformações mostraram que a formação de estruturas de múltiplos anéis está associada a esse processo. A formação de tais estruturas em pequena escala foi observada em crateras artificiais após explosões nucleares.
As maiores estruturas de impacto encontradas na Terra têm centenas de quilômetros de tamanho. Assim, a famosa cratera Chiksulub na Península de Yucatán, formada logo na fronteira entre o Cretáceo e o Paleogene (quando os dinossauros se extinguiram), tem um diâmetro de 180 km. Não há sinais visuais dessa cratera no solo - ela foi descoberta por anomalias geofísicas em arco e sua origem em meteoritos foi comprovada pela descoberta de impactitos - chocam brechas parcialmente fundidas (
zuvitas ). Uma anomalia geoquímica global, o pico do irídio, também está associada a essa cratera. O conteúdo de irídio na camada correspondente à fronteira entre o Cretáceo e o Paleogene, em todo o mundo é dez vezes maior que o habitual, devido à evaporação de uma enorme quantidade de material meteorito, em que o teor de irídio é muito maior que o seu conteúdo na crosta terrestre. A queda do asteróide, que causou a formação desta cratera, sem dúvida causou um impacto global em todo o globo. Poder de explosão alcançado
Mt e uma enorme quantidade de poeira foi liberada na atmosfera, formada durante a condensação do asteróide vaporizado e das rochas-alvo, que, juntamente com a fuligem das florestas, provocadas por uma onda de choque em quase todo o mundo e pelos detritos que caem do espaço próximo, fecharam a Terra da luz solar por vários anos, o que provavelmente causou a extinção Cretáceo - Paleogene.
Ao contrário de Chiksulub, a cratera Wredefort, cujo diâmetro atinge 300 km, é claramente visível nas imagens espaciais e é a única estrutura multicanal bem preservada da Terra. O que é surpreendente para sua segurança é a idade desta cratera - 2 bilhões de anos.
Com o aumento do diâmetro da cratera, sua morfologia muda significativamente. Além da formação de uma colina central e, em seguida, de estruturas com vários anéis, que mencionei acima, a cratera se achata com diâmetro crescente, e seu eixo é formado não a partir de um monte de detritos, como em pequenas crateras, mas de grandes blocos empurrados. Crateras de escala planetária na Terra não puderam sobreviver devido à tectônica de placas. No entanto, existe uma hipótese marginal de que o Oceano Pacífico seja uma cratera tão gigantesca (em uma versão menos ousada - que a primeira crosta oceânica e as placas litosféricas em movimento foram formadas durante a destruição da crosta continental primária por impactos de grandes organismos planetários.
Outros planetas
Como a Terra, crateras de origem claramente meteorítica também foram encontradas durante o radar de Vênus, o que possibilitou a obtenção de mapas de relevo detalhados de sua superfície. Devido à atmosfera muito densa, apenas corpos muito grandes são capazes de superá-la, mantendo a velocidade cósmica. Portanto, o diâmetro mínimo das crateras de Vênus não é inferior a dezenas de quilômetros. As crateras de Vênus, como a Terra, estão sujeitas a processos erosivos e tectônicos que as destroem, portanto, não existem muitas.
Muitas crateras também são conhecidas em Marte. A atmosfera de Marte praticamente não é um obstáculo ao bombardeio espacial, exceto pelos micrometeoritos. No entanto, a maioria das pequenas crateras de Marte é rapidamente coberta de areia e, por esse motivo, a superfície de Marte em imagens em larga escala parece muito menos craterada que a superfície da Lua. No entanto, a densidade de grandes crateras, não sujeitas à erosão do vento e ao adormecer na areia, é aproximadamente a mesma na Lua e em Marte. Ao mesmo tempo, como mares lunares, em Marte, destacam-se territórios quase desprovidos de crateras. A explicação para isso é que sua superfície é muito mais jovem, passou por processos no passado relativamente recente que destruíram o alívio anterior, incluindo seus elementos de origem do impacto.
Assim, a densidade de crateras é uma característica que permite estabelecer a idade aproximada da superfície de um planeta em particular e distinguir locais antigos e jovens. Isso é claramente visível na Lua, onde existem continentes antigos com forte cratera e mares com menor densidade de crateras, cuja idade é cerca de um bilhão de anos mais nova que o resto da superfície; em Ganimedes, cujas faixas da crosta jovem também são quase desprovidas de crateras (em comparação com os antigos "continentes", a densidade de crateras nas quais é semelhante à lunar).
Se para os planetas com a atmosfera existe um limite para o tamanho das crateras, então para os sem atmosfera não existe esse limite. Uma única dependência contínua da frequência de crateras em seu tamanho se estende das maiores crateras em escala planetária a microcratinas com dimensões microscópicas, o que indica a unidade dos mecanismos de sua ocorrência.
As superfícies dos planetas desprovidas de uma atmosfera densa são sempre, em um grau ou outro, processadas através de bombardeios de meteoritos. Na ausência de atmosfera e de processos tectônicos e vulcânicos apreciáveis, é a única força que altera a superfície. Por bilhões de anos de bombardeio de meteoritos, o planeta é coberto com uma camada de
regolito . O regolito não é apenas rocha triturada e moída - está sujeita a choque e metamorfismo, fusão e têmpera, evaporação e condensação em vácuo profundo, fracionamento, etc., o que levou à formação de novos minerais, incluindo minerais completamente únicos.
Riqueza da cratera
A maioria dos dados sobre a estrutura geológica da cratera de meteorito do Arizona foi obtida no contexto de uma espécie de "corrida do ouro no ferro". A cratera foi resgatada por Daniel Barringer (Barringer), que esperava extrair um meteorito, cujo tamanho, de acordo com suas idéias, chegava a 120 metros e a massa - uma dúzia e meia dúzia de milhões de toneladas de ferro puro, que não precisavam ser fundidas a partir de minério. Era uma riqueza fabulosa e só podia suportar.
Mas tudo acabou não tão róseo. Em vez de um bloco gigante de ferro, havia uma massa de pequenos fragmentos e gotas de metal fortemente oxidado na cratera, cujo número não permitia falar sobre nenhum tipo de produção industrial. , , , , , . , — 200 , .
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Portanto, um dos maiores depósitos de cobre-níquel do mundo está confinado às falhas de anéis do astrobleme de Södbury no Canadá. Sinais de metamorfismo de choque foram encontrados nas rochas dos depósitos de cobre de Aktogay e Kounrad e no depósito de prata e ouro de Almaly no Cazaquistão. A mineralização de sulfeto causada pela mobilização de soluções hidrotérmicas foi observada na cratera Shunak nas proximidades. Essa mineralização é geralmente característica de crateras de meteoritos, incluindo crateras de tamanho de quilômetros.. , ( -, -, ). .
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Não foram encontrados sinais de origem de meteoritos em outra estrutura em anel, que é freqüentemente citada como um exemplo de astroblems - a estrutura Rishat no Saara. A natureza desse "olho do Saara" ainda não foi elucidada com segurança, mas o fato de não ser uma cratera está bastante bem estabelecido.— . . , , , , . , — - , (, , ), . . , (
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