ЛПИ | Образование

Ударный кратер — это раскопки на поверхности планеты при ударе метеороида. Воздействия — это мгновенные события. Они оставляют очень характерные черты.

Что такое кратеры?
Кратеры представляют собой примерно круглые отверстия, образовавшиеся в результате ударов.Круглая форма возникает из-за того, что материал разлетается во всех направлениях в результате взрыва при ударе, а не из-за того, что ударник имеет круглую форму (почти ни один ударник не имеет сферической формы). Кратеры — наиболее распространенные элементы поверхности на многих твердых планетах и ​​спутниках — Меркурий и наша Луна покрыты кратерами.

Эта часть Луны покрыта многочисленными круглыми отверстиями. Это ударные кратеры, каждый из которых образовался при столкновении астероида или кометы с поверхностью Луны. Большое количество кратеров в этом районе указывает на то, что эта часть Луны довольно древняя. Геологические процессы не стерли кратеры со временем.

Фотография Аполлона-16 предоставлена ​​НАСА.

Что происходит при попадании импактора?
Когда ударник ударяется о твердую поверхность планеты, от места удара распространяется ударная волна. Ударная волна разрушает породу и выкапывает большую полость (намного большую, чем ударный элемент). От удара материал — выброс — разбрызгивается во всех направлениях. Импактор разбивается на мелкие кусочки и может расплавиться или испариться. Иногда сила удара достаточно велика, чтобы расплавить часть местной породы. Если ударник достаточно велик, часть материала, вытолкнутого к краям кратера, опустится обратно к центру, а порода под кратером отскочит или вытолкнется обратно вверх, образуя центральный пик в кратере. Края этих более крупных кратеров также могут опускаться, образуя террасы, спускающиеся в кратер.

Каковы основные части кратера?

• Пол– Дно кратера, чашеобразное или плоское, обычно ниже уровня окружающей земли.
• Центральные вершины– Пики образовались в центральной части дна большого кратера. Для более крупных кратеров (обычно несколько десятков километров в диаметре) выкопанная воронка становится настолько большой, что разрушается сама по себе. Обрушение материала обратно в кратер поднимает насыпь, образующую центральную вершину.В то же время скала под кратером отскакивает или отскакивает, увеличивая вершину.
• Стены– Внутренние стороны кратера, как правило, крутые. У них могут быть гигантские ступенчатые террасы, которые образуются в результате оседания стен под действием силы тяжести.
• обод– Край кратера. Он возвышается над окружающей местностью, потому что состоит из материала, вытолкнутого на край во время раскопок.
• выброс– Каменный материал, выброшенный из зоны кратера во время удара. Он распространяется наружу от края кратера на поверхность планеты в виде обломков. Это могут быть рыхлые материалы или слой обломков, окружающих кратер, истончающийся в самых отдаленных областях.
• Лучи– Яркие полосы, отходящие от кратера иногда на большие расстояния, состоят из материала выброса.

Какие бывают виды кратеров?
Простые кратеры представляют собой небольшие чашеобразные кратеры с гладкими стенками (максимальный размер зависит от планеты).

На этом изображении показан простой кратер на Марсе, у которого нет центральной вершины или террас по краям. Кратер имеет ширину 2 километра (около 1 мили). Обширное покрытие выбросов покрывает область вокруг края.

Изображение с Mars Global Surveyor, любезно предоставлено Лунным и планетарным институтом.

Сложные кратеры представляют собой большие кратеры со сложными характеристиками. Более крупные кратеры могут иметь террасы, центральные пики и несколько колец.

Коперник — большой кратер (шириной 93 километра или 60 миль) на Луне. Внутренние стенки кратера обрушились, образовав серию ступенчатых террас, а в центре изображения виден центральный пик.

Изображение Аполлона-17 предоставлено НАСА.

Сложный кратер в северной части Марса. Этот кратер имеет диаметр около 20 километров (12 миль) и имеет большую центральную вершину и террасы по краю. Одеяло выброса имеет лепестки, которые могут указывать на выброс влажного материала, что позволяет предположить, что к обломкам были примешаны подповерхностная вода или растаявший лед.

Изображение с орбитального аппарата «Викинг», предоставлено Лунным и планетарным институтом.

Ударные бассейны представляют собой очень большие ударные структуры диаметром более 300 километров (185 миль). Самый большой ударный бассейн на Луне имеет диаметр 2500 километров (1550 миль) и глубину более 12 километров (7 миль). Большие ударные бассейны есть и на других планетах, в том числе на Марсе и Меркурии.

Большие круглые темные области на изображении — это ударные бассейны, образовавшиеся в результате столкновения с Луной огромных импакторов. Позже лава растеклась по низинам бассейнов, придав им более темный и гладкий вид, чем окружающие более яркие нагорья. Темные бассейны видны невооруженным глазом.

Изображение Galileo (PIA00405), созданное Геологической службой США, любезно предоставлено НАСА.

Ученые описывают и другие типы кратеров:

• Многокольцевые бассейны – Очень большой ударный бассейн, окруженный пятью или шестью круговыми кольцами горных цепей в дополнение к основному краю бассейна.
• Неправильные кратеры– Одновременно образовались кратеры неправильной формы или множественные ударные кратеры. Продолговатые кратеры могут образовываться при ударах о поверхность под очень малым углом.
• Разрушенные кратеры– Кратеры, которые подверглись эрозии из-за выветривания, потоков лавы, ударов или движения материала вниз по склону.

Чем большие кратеры отличаются от маленьких?
Небольшие кратеры часто представляют собой простые углубления в форме чаши. Структура больших кратеров более сложная, потому что они разрушаются, образуя террасы, центральные пики, центральные ямы или многочисленные кольца. Очень большие ударные кратеры диаметром более 300 километров (185 миль) называются ударными бассейнами.

Что влияет на размер и форму кратера?
Размер и форма кратера, а также количество выкопанного материала зависят от таких факторов, как скорость и масса ударяющего тела и геология поверхности. Чем быстрее приближающийся ударный элемент, тем больше кратер.Обычно материалы из космоса падают на Землю со скоростью около 20 километров (чуть больше 12 миль) в секунду. При таком высокоскоростном ударе образуется кратер примерно в 20 раз больше в диаметре, чем ударяющий объект. Меньшие планеты имеют меньшее гравитационное «притяжение», чем большие планеты; ударники будут поражать на более низких скоростях. Чем больше масса ударника, тем больше размер кратера.

Кратеры чаще всего круглые. Более вытянутые кратеры могут образовываться, если ударный элемент ударяет по поверхности под очень малым углом — менее 20 градусов.

Как можно использовать кратеры для определения возраста планеты или луны?
Ученые фиксируют размер и количество ударных кратеров, а также степень их эродированности, чтобы определить возраст и историю различных поверхностей планет. В начале формирования нашей Солнечной системы (до 3,9 миллиарда лет назад) на поверхности молодых планет и лун попадало множество крупных обломков; эти более старые ударные бассейны больше, чем более поздние кратеры. Как правило, более старые поверхности подвергались воздействию сталкивающихся с ними тел (метеороидов, астероидов и комет) в течение более длительного периода времени, чем более молодые поверхности. Следовательно, более старые поверхности имеют больше ударных кратеров. Меркурий и Луна покрыты ударными кратерами; их поверхность очень старая. Венера имеет меньше кратеров; его поверхность недавно (за последние 500 миллионов лет!) была покрыта потоками лавы, скрывавшими старые кратеры. Большая часть поверхности Земли перерабатывается в результате тектонической активности плит (и эрозии), поэтому на Земле также мало кратеров.

Почему на Луне так много кратеров, а на Земле так мало?
На Земле ударные кратеры труднее распознать из-за выветривания и эрозии ее поверхности. На Луне нет воды, атмосферы и тектонической активности — трех сил, которые разрушают поверхность Земли и стирают все, кроме самых недавних ударов.Приблизительно 80% поверхности Земли имеют возраст менее 200 миллионов лет, в то время как возраст более 99% поверхности Луны превышает 3 миллиарда лет. По сути, поверхность Луны не менялась с самого начала ее истории, поэтому большинство ее кратеров все еще видны.

Каковы некоторые из известных ударных кратеров Земли?

Кратер Барринджера (Метеоритный кратер) в Аризоне, США, представляет собой простой кратер, образовавшийся, когда около 50 000 лет назад на поверхность Земли ударился богатый железом метеороид шириной 50 метров (160 футов) — совсем недавнее событие для геолога. . Кратер имеет диаметр около 1,2 км (чуть более 0,5 мили) и глубину 200 метров (650 футов). Его особенности, такие как покров выброса за его краем, хорошо сохранились из-за молодости кратера; он не испытал обширной эрозии. Внутри кратера были обнаружены осколки метеорита Каньон Диабло.

Изображение предоставлено Д. Родди через Институт Луны и Планет.

Ударный кратер Вредефорт, расположенный примерно в 100 км от Йоханнесбурга, Южная Африка, образовался немногим более 2 миллиардов лет назад. Это самый старый и самый большой ударный кратер, обнаруженный на поверхности Земли. Кратер был сильно разрушен эрозией, но, как полагают, первоначально его диаметр составлял около 300 километров (185 миль).

Изображение космического челнока STS51I-33-56AA, предоставлено Лунным и планетарным институтом.

Кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике не виден на поверхности морского дна. Ученые полагаются на геофизические изображения для получения информации о его размере и форме. На этом изображении показаны вариации гравитационного поля вблизи погребенного ударного кратера. На изображении показаны кольцеобразные структуры, простирающиеся примерно на 280 километров (175 миль) от центра.

Считается, что этот кратер образовался, когда 65 миллионов лет назад на Землю упал астероид.Считается, что это воздействие вызвало пожары и цунами и создало облако пыли и водяного пара, которое окутало земной шар за считанные дни, что привело к колебаниям глобального климата. Экстремальные экологические сдвиги вызвали массовое вымирание 75% видов на Земле, включая динозавров.

Изображение предоставлено В. Л. Шарптоном через Институт Луны и планет.

Сколько объектов из космоса ежегодно сталкивается с Землей?
Земля и другие планеты постоянно бомбардируются крошечными космическими обломками, большая часть которых сгорает в атмосфере. Метеоры, которые неправильно называют падающими звездами, представляют собой полосы света, возникающие при испарении частиц пыли и льда в нашей атмосфере. Иногда одновременно падает много частиц, создавая метеоритные дожди. Часть этого крошечного мусора достигает поверхности Земли и смешивается с почвой и океанскими отложениями.

В начале формирования Солнечной системы частые и сильные удары были общими для всех планет и лун. Этот «период тяжелой бомбардировки» закончился примерно 3,9 миллиарда лет назад. Однако удары все еще происходят в нашей Солнечной системе, но с меньшей скоростью. Метеоритный кратер образовался всего 50 000 лет назад. Земля по-прежнему остается мишенью — и, вопреки распространенному мнению, Луна действительно нет действовать как метеороидный отражатель (он слишком мал и слишком далек!). Ученые подсчитали, что в Землю и другие планеты земной группы в среднем за миллион лет попадает пять астероидов размером менее 2 километров (чуть более 1 мили). Более крупные удары также все еще случаются, но они гораздо реже.