Рани планети | Журнал Популярна Механіка
Земля постійно піддається «космічному обстрілу» великими і дрібними космічними снарядами. Щодо дрібні космічні тіла (розміром в десятки метрів), як правило, повністю згоряють в атмосфері і випадають на Землю у вигляді пилу.
Великі тіла, розміром більше 100 м, легко пронизують атмосферу і досягають поверхні нашої планети. При швидкості в кілька десятків кілометрів на секунду енергія, що виділяється при зіткненні, значно перевершує енергію вибуху рівного по масі заряду тротилу і її можна порівняти скоріше з ядерними боєприпасами. При таких зіткненнях (вчені називають їх зіткнення з космічним тілом) утворюється ударний кратер, або астроблема.
бойові шрами
В даний час на Землі знайдено понад півтори сотні великих астроблем. Однак практично до середини XX століття настільки очевидна причина появи кратерів, як удари метеоритів, вважалася вельми сумнівною гіпотезою. Свідомо шукати великі кратери метеоритного походження стали починаючи з 1970-х років, їх продовжують знаходити і зараз - один-три щорічно. Більш того, такі кратери утворюються і в наш час, хоча ймовірність їх появи залежить від розміру (обернено пропорційна квадрату діаметра кратера). Астероїди діаметром близько кілометра, що утворюють при ударі 15-кілометрові кратери, падають досить часто (за геологічними мірками) - приблизно раз в чверть мільйона років. А ось дійсно серйозні зіткнення з космічним тілом, здатні утворити кратер діаметром 200-300 км, відбуваються набагато рідше - приблизно раз в 150 млн років.
Найбільший - кратер Вредефорт (ПАР). d = 300 км, вік - 2023 ± 4 млн років. Найбільший в світі ударний кратер Вредефорт розташований в ПАР, в 120 км від Йоганнесбурга. Його діаметр сягає 300 км, і тому спостерігати кратер можна тільки на супутникових знімках (на відміну від невеликих кратерів, які можна «охопити» поглядом). Вредефорт виник в результаті зіткнення Землі з метеоритом діаметром приблизно 10 кілометрів, а сталося це 2023 ± 4 млн років тому - таким чином, це другий за віком відомий кратер. Цікаво, що на звання «найбільшого» претендує цілий ряд непідтверджених «конкурентів». Зокрема, це кратер Землі Уїлкса - 500-кілометрову геологічне утворення в Антарктиді, а також 600-км кратер Шива біля узбережжя Індії. В останні роки вчені схиляються до того, що це ударні кратери, хоча прямих доказів (наприклад, геологічних) немає. Ще один «претендент» - це Мексиканську затоку. Існує спекулятивна версія, що це гігантський кратер діаметром 2500 км.
Популярна геохімія
Як відрізнити ударний кратер від інших особливостей рельєфу? «Найголовніша ознака метеоритного походження - це те, що кратер накладено на геологічний рельєф випадковим чином, - пояснює« ПМ »завідувач лабораторією метеоритики Інституту геохімії та аналітичної хімії ім. В.І. Вернадського (ГЕОХІ) РАН Михайло Назаров. - Вулканічному походженням кратера повинні відповідати певні геологічні структури, а якщо їх немає, а кратер є - це вже серйозний привід розглянути варіант ударного походження ».
Самий обжитий - кратер Рис (Німеччина). d = 24 км, вік - 14,5 млн років. Нёрдлінгенскім Рисом називають регіон у Західній Баварії, утворений падінням метеорита більше 14 мільйонів років тому. Дивно, але кратер відмінно зберігся і спостерігається з космосу - при цьому добре видно, що трохи в стороні від його центру в ударному поглибленні варто ... місто. Це Нердлінген, історичне містечко, оточений фортечною стіною в формі ідеальної окружності - це якраз пов'язано з формою ударного кратера. Нердлінген цікаво вивчати на супутникових фотографіях. До речі, по «обжитості» з Нердлінгені може посперечатися Калуга, також розташована в ударному кратері, утвореному 380 мільйонів років тому. Його центр розташований під мостом через Оку в центрі міста.
Ще одним підтвердженням метеоритного походження може бути наявність в кратері власне фрагментів метеорита (ударника). Ця ознака працює для невеликих кратерів (діаметром сотні метрів - кілометри), утворених при ударах залізонікелевих метеоритів (невеликі кам'яні метеорити зазвичай розсипаються при проходженні атмосфери). Ударники, що утворюють великі (десятки кілометрів і більше) кратери, як правило, повністю випаровуються при ударі, так що знайти їх фрагменти проблематично. Але сліди проте залишаються: скажімо, хімічний аналіз може виявити в породах на дні кратера підвищений вміст металів платинової групи. Самі породи теж змінюються під дією високих температур і проходження ударної хвилі вибуху: мінерали плавляться, вступають в хімічні реакції, перебудовують кристалічну решітку - в загальному, відбувається явище, яке називається ударним метаморфізмом. Наявність утворюються в результаті гірських порід - імпактітов- також служить свідоцтвом ударного походження кратера. Типові імпактіти - це діаплектовие скла, що утворюються при високому тиску з кварцу і польового шпату. Буває і екзотика - наприклад, в Попигайського кратері не так давно виявили алмази, які утворилися з міститься в породах графіту при високому тиску, створеному ударною хвилею.
Ландшафтний дизайн
При зіткненні великого метеорита із Землею в оточуючих місце вибуху породах неминуче залишаються сліди ударних навантажень - конуси струсу, сліди плавлення, тріщини. Вибух зазвичай утворює брекчии (осколки породи) - аутигенні (просто роздроблені) або алогенних (роздроблені, переміщені і перемішані), - які теж служать одним з ознак імпактного походження. Правда, ознакою не надто точним, оскільки брекчии можуть мати різне походження. Скажімо, брекчії Карської структури довгий час вважали відкладеннями льодовиків, хоча потім від цієї ідеї довелося відмовитися - для льодовикових вони мали занадто гострі кути.
Ще одним зовнішнім ознакою метеоритного кратера є видавлені вибухом пласти підстилаючих порід (цокольний вал) або викинуті роздроблені породи (насипний вал). Причому в останньому випадку порядок залягання порід не відповідає «натуральному». При падінні великих метеоритів в центрі кратера за рахунок гідродинамічних процесів утворюється гірка або навіть кільцеве підняття - приблизно так само, як на воді, якщо хтось кине туди камінь.
Піски часу
Далеко не всі метеоритні кратери знаходяться на поверхні Землі. Ерозія робить свою руйнівну справу, і кратери заносить піском і грунтом. «Іноді їх знаходять в процесі буріння, як це сталося з похованим Калузьким кратером - 15-км структурою віком приблизно 380 млн років, - каже Михайло Назаров.- А іноді навіть з їх відсутності можна зробити цікаві висновки. Якщо з поверхнею нічого не відбувається, то число імпактних структур там має приблизно відповідати оцінками середньої щільності кратерів. А якщо ми бачимо відхилення від середнього значення, це свідчить, що місцевість піддавалася будь-яким геологічним процесам. Причому це вірно не тільки для Землі, але і для інших тіл Сонячної системи. Наприклад, місячні моря несуть на собі значно менше слідів кратерів, ніж інші області Місяця. Це може свідчити про омолодження поверхні - скажімо, за допомогою вулканізму ».
Стаття «Зоряні рани» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2013 ).
