Impaktní kráter je víceméně kruhová deprese vyplývající z kolize objektu na dostatečně velkém, aby nebyl nárazem zcela zničen. Když je deprese mnohem mělčí než široká, mluvíme o nárazové pánvi .
Tento výraz se používá zejména v astronomii k označení deprese způsobené kosmickým dopadem , tj. Srážkou nebeských objektů ( asteroidů nebo komet ), které zasáhly Zemi , Měsíc nebo jiné těleso. Těleso pohybující se ve vesmíru a dostatečně velký, aby ho síla nárazu nezničila.
Přesněji řečeno, astroblemy se nazývají pozemské nárazové struktury, které se díky práci různých činitelů eroze staly víceméně snadno identifikovatelnými. Kráter je pouze jedním ze stavebních kamenů astroblému.
Na měsíční krátery byly různé výklady během staletí: korálový útes , ledové plochy podle nauky o věčném ledu Hans Hörbiger , cyklóny , děr kopal Selenite by Johannes Kepler , sopečnou činnost podle Astronomy populární of François Arago nebo Camille Flammarion .
V roce 1645 Langrenus vydal mapu s podrobnostmi o měsíční topografii . Byl prvním, kdo zavedl nomenklaturu pro pojmenování skvrn na Měsíci ( mořích ) a kráterech, která dala těmto topografickým prvkům jména slavných osobností, v tomto případě vědců a filozofů starověku , středověku a jeho doby. Ve své práci Almagestum novum (en) vydané v roce 1651 italský jezuita Giovanni Battista Riccioli systematicky rozvíjí praxi zavedenou Langrenem. Riccioli distribuuje jména starších na severní polokouli a moderny na jižní polokouli (až na několik výjimek), přičemž upřednostňuje jména svých jezuitských kolegů.
Geolog a podnikatel Američan Daniel Barringer byl přesvědčen o důkaz existence na Zemi z impaktní kráter v roce 1902 objevil v Meteor Crater ( Arizona ) malé kousky železa připisuje k pádu s železnou meteoritu . Ale jeho hypotéza je vědeckou komunitou málo přijímána, která stejně jako geolog Walter Hermann Bucher upřednostňuje hypotézu sopečného výbuchu, dokud práce Eugena M. Shoemakera, která v roce 1960 zdůrazňuje na úrovni z krystalů coetezů Meteor Crater odhalující silnou impaktismus.
Vyzbrojeni lepší znalostí šokovaného křemene , Carlyle Smith Beals a jeho kolegové z Federální observatoře ve Victorii , stejně jako Wolf von Engelhardt z Eberhard Karl University v Tübingenu zahájili koncem šedesátých let systematické hledání kráterů nárazu, identifikováno více než 50 v roce 1970. i když je jejich výzkum je kontroverzní je Apollo Program poskytuje důkazy tím, že odhalí na Moonovu vysokou míru craterization , což naznačuje, že Země také získal velkou pozdní bombardování , ale eroze většinu svých impaktních kráterů odstraněny.
Studium kráterů generovaných dopady meteoritů vyžaduje použití slovní zásoby a definic vhodných pro správný popis jejich geometrických charakteristik.
V roce 1998, poté v roce 2004, vědci stanovili hlavní definice, které popisují různé parametry a tvary impaktních kráterů. Důrazně povzbuzují lidi studující dopady, aby používali stejnou terminologii. V roce 2005 provedli někteří z těchto autorů program pro výpočet účinků dopadu, provedli určité úpravy těchto definic a přidali nové. Tyto definice jsou zde uvedeny.
Definice (tučně) jsou uvedeny v textu popisujícím různé fáze formování kráteru. Anglický překlad je uveden kurzívou, aby pomohl při čtení vědeckých publikací často psaných v tomto jazyce.
Definice pojmůKdyž meteorit dopadne na zem, rychle pronikne a odpařuje se pod enormní energií nárazu. Země se chová jako elastický materiál - na svou míru - a ponoří se hluboko, přičemž se odpařuje a štěpí. Po několika sekundách díra dosáhne svého maximálního rozměru, je to přechodný kráter ( přechodný kráter ).
Poté země znovu zaujme své místo, je to odskok ( odskok ). Zbývá do konce finální kráter ( finální kráter ), jehož tvar závisí na objemu odpařeného a vysunutého suterénu, zbytkové kompresi ve skále, síle odskoku, sesuvu půdy, stěnách sesuvů půdy a spadu. Konečný kráter bude trvat několik týdnů nebo měsíců, než se stabilizuje, než začne eroze.
Je to úhel, pod kterým meteorit narazí na zem, který ovlivňuje kruhovitost kráteru, a ne tvar meteoritu. Čím více se úhel bude pást, tím více se kráter protáhne, ale pod úhlem 45 ° bude prodloužení patrné.
Dnes je většina velkých kráterů viditelná pouze ve své erodované formě a můžeme měřit pouze zdánlivý kráter ( zdánlivý kráter ), jehož tvar je víceméně viditelný v závislosti na stupni eroze, dobití sedimentu nebo pohybech podloží.
Během odskoku, a když je velikost kráteru dostatečná, střed stoupá více než okolí, trochu jako kapka vody. Vytváří více či méně centrální pozvednutí ( centrální pozvednutí ), které může jít výše než dno kráteru. Toto tvoří více či méně výrazný centrální vrchol ( centrální vrchol ).
Laboratorní simulace nárazového kráteru
jeden kráter
( Meteor Crater , Spojené státy)
přechodový kráter
(Mars)
komplexní kráter s centrálním vrcholem
(Tycho, Měsíc)
kráter s několika kruhy
( Vredefort , Jižní Afr.)
povodí
( Mare Imbrium , Moon)
Krátery s centrálním vrcholem se nazývají komplexní krátery ( komplexní kráter ) na rozdíl od jednoduchých kráterů ( jednoduchý kráter ), které žádný nemají. V praxi jsou na Zemi krátery, jejichž konečný průměr je menší než 3,2 kilometru, jednoduché, za nimi složité (což odpovídá přechodnému průměru asi 2,6 kilometru).
Přechod od jednoduchého kráteru ke složitému kráteru neprobíhá náhle. Mezi jediným kráterem, jehož dutina je ve tvaru mísy, a složitým kráterem s centrálním vrcholem, je přechodový kráter ( přechod kráteru ) ve tvaru misky s plochým dnem.
Při velmi velkých nárazech může centrální vrchol stoupat nad výšku stability a znovu klesat, čímž se vytvoří kráterový prstencový kráter ( vícekruhový kráter ) je formou komplexního kráteru. Centrální vrchol je nahrazen více či méně výraznou centrální prstencovou strukturou, centrálním prstencem ( špičkovým prstencem ).
Když je meteorit dostatečně velký, aby rozbil kůru a způsobil výrony magmatu , nazývá se to Basin ( Basin ) a ne kráter.
Další termínyOznačujeme jako ejecta ( ejecta ) úlomky hornin vyloučené z místa nárazu a častěji struktury, které tvoří kolem kráteru. Tyto struktury se obvykle skládají z radiálních cest a nazývají se také vyzařovaná struktura ( paprskový systém ). Přesahují kráter, nejsou jeho součástí, ale jsou základním prvkem astroblému. Jejich existence je na Zemi pomíjivá kvůli erozi, která rychle vymaže stopy. Tyto struktury jsou nejvíce viditelné na Měsíci a v menší míře na Marsu (opět kvůli erozi).
Aby se předešlo nejasnostem v terminologii, setkala se v roce 2004 skupina odborníků a zveřejnila oficiální definici hlavních dimenzí spojených s impaktní krátery.
Rozměry spojené s přechodným kráterem
Rozměry spojené s jednoduchým kráterem
Rozměry spojené s komplexním kráterem
D tc = průměr přechodného kráteru
D sc = průměr přechodu jednoduchého komplexu
D tr = průměr přechodového kráteru špička-špička .
D fr = konečný průměr mezi vrcholy
D = zdánlivý průměr
D cp = průměr středního píku
D cu = průměr centrálního zdvihu
Dosud neexistuje ustálená terminologie, která by tyto veličiny jednoznačně popsala. Je proto nutné, aby byl moment spokojen s výše uvedenými diagramy, které ilustrují velikosti použité v tomto článku.
Tvorba nárazových struktur byla intenzivně studována analogovou simulací . Bylo to také provedeno numerickou simulací , ale problém tohoto posledního přístupu spočívá v tom, že fyzika materiálů vystavených po krátkou dobu extrémním tlakům a teplotám není dobře známa.
Velikost a tvar prohlubně závisí hlavně na:
Průměr a hloubka prohlubně se s ní zvětšují , její poměr hloubka / průměr se zmenšuje a její tvar se obecně mění následovně:
Náraz generuje rázovou vlnu, která se šíří v suterénu (stejně jako v nárazovém tělese). Při nárazových rychlostech řádově několika desítek km / s dosahuje tlak za vlnovou čárou miliony atmosfér a teplota tisíce stupňů . Pod těmito vysokými napětími jsou materiály podloží a nárazového tělesa fluidizovány (proudí jako kapalina). Po kompresní vlně následuje řídká (tj. Dekompresní) vlna, která vytváří depresi vytlačováním materiálů ven. Tok fluidních materiálů je vychýlen stěnami formující se prohlubně, které jsou z velké části vyhozeny ve formě kuželové lopatky , přičemž malá část z nich je přitlačena ke stěnám. Jak se vlny šoku a zředění rozptylují, když se vzdalují od bodu šoku, toky nakonec ustanou, když napětí poklesne pod mechanickou pevnost hornin. Fenomén se tím zastaví pro méně násilné dopady (polokulové krátery). Pro ostatní se stěny přechodné dutiny zhroutí dovnitř a vytvoří centrální vrchol nebo prstenec nebo dokonce složitější struktury.
Účinky násilného nárazu se neomezují pouze na vytvoření kráteru a vysunutí . Energie uvolněná pádu na Zemi z objektu 10 kilometrů v průměru přesahuje, například pět řádů , které z nejsilnějších zemětřesení . Násilná zemětřesení , sopečná činnost , tsunami (v případě dopadu na oceán , jako je hypotetický kráter Mahuika ), kyselé deště a uvolňování slunečního záření chránícího proti prachu (zastavení fotosyntézy a klimatických účinků , zhroucení potravinového řetězce ) patří k nejničivějším. účinky nejnásilnějších dopadů.
Na Zemi je často obtížné identifikovat krátery. Až do šedesátých let , na počátku „vesmírného věku“, byly až na vzácné výjimky hlášeny sopečné jevy . Pokrok, který přinesly prostorové studie, rozvoj geologických, satelitních nebo geofyzikálních snímků, umožnil geologům postupně napravit staré zmatky a znásobit nové objevy.
Podmínky specifické pro Zemi však krátery rychle degradují:
Dopady, které zanechaly velké krátery (o průměru více než sto kilometrů), se pravděpodobně podílejí na vývoji živých druhů. Například dopad, který vytvořil kráter Chicxulub, přispěl k masovému vyhynutí mezi křídy a třetihorami , o nichž se říká, že nejslavnějšími oběťmi jsou jiní než ptáci .
Zjistili jsme také, že různé vklady kovového bohatství jsou spojeny s takovými dopady, jako jsou vklady zlata a platiny v Sudbury v Kanadě .
Nejmladším nárazovým kráterem na Zemi je meteorit Carancas, který vidí15. září 2007vytvoření živého kráteru v Peru . Až do nedávné doby byla nejstarší známá ta z Vredefortu v Jižní Africe : od doby před 2,023 miliardami let to byl největší kráter, jaký kdy byl na Zemi zaznamenán, o průměru přibližně 300 kilometrů. V roce 2012 je objev kráteru Maniitsoq z doby před 3 miliardami let nejstarší před rokem Vredefort.
S naší planetou se mohou srazit dva typy nebeských objektů:
Jiné objekty - dosud nepozorované - mohou potenciálně zasáhnout Zemi. Jedná se o mezihvězdné objekty. Jejich rychlost je vyšší než 72 km / s (jinak by obíhali kolem Slunce). Jejich původ, povaha a hustota nejsou známy.
Geolog Charles Frankel poskytuje některé statistické odhady frekvence dopadů, vyjádřené jako průměrná doba mezi dvěma dopady:
Jedním ze základních kritérií pro určení tvaru kráteru je jeho přechodný průměr.
Jakmile známe parametry nárazového tělesa a cíle, různé teorie nám umožňují vypočítat přechodný kráter generovaný nárazem. Bylo by ambiciózní vypracovat vyčerpávající seznam. Tyto vzorce jsou převzaty z doporučení Programu dopadů na Zemi .
Data a jednotkyV těchto vzorcích jsou termíny definovány takto:
Všechny průměry, hloubky, tloušťky a výšky jsou vyjádřeny vm.
Povaha kráteru se přímo nemění z jednoduchého kráteru na složitý kráter s centrálním vrcholem. Přechod probíhá postupně. Podobně, když je konečný průměr větší než:
Poté kráter zaujme morfologii s centrálním prstencem.
Přechodná velikost kráteru Průměr Hloubka Konečný průměr kráteruPokud je kráter jednoduchý kráter:
po Marcusovi, Meloshovi a Collinsovi (2004).Jinak je kráter složitý a:
, po McKinnonovi a Schenkovi (1985). Výška okrajů kráteruTento vzorec platí pro jednoduché a složité krátery.
Tloušťka porušeníPro jednoduchý kráter:
Pro složitý kráter:
, s:Měsíc, který má málo vody , je zanedbatelný atmosféru a žádnou formu života, zachovává jizvy zanechané všechny vlivy, které obdržela od svého tektoniky ztuhl. To dává dobrý údaj o množství nebeských objektů, které zasáhly Zemi.
Konečná hloubka měsíčního kráteru je vzdálenost mezi horní částí okrajů kráteru (linie hřebene) a horní částí čočky brekcie, která pokrývá dno kráteru.
Pro jednoduchý kráter:
Pro složitý kráter:
Varování ! Tloušťku vrstvy roztavené horniny nelze odvodit z předchozího vzorce pro složité krátery.