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Impakt

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Computer-Grafik eines Mega-Impaktes auf der
Erdoberfläche
Copyright:Public Domain von http://gimp-savvy.com


Definition

Als Impakt bezeichnet man den Aufschlag meist großer Meteorite (dto. Asteroide, Kometen) auf der Erdoberfläche, auf dem Mond und auf allen erdähnlichen Planeten und ihren Monden, welcher konzentrische Vertiefungen hinterlässt (singuläre geologische Strukturen, Impaktstruktur, Meteoritenkrater, Einschlagkrater, Becken, Senken).

Selten sind synchrone Mehrfach-Impakte mit dem Resultat von Doppelstrukturen oder multiplen Impaktstrukturen, bzw. Impakt-Kraterketten.

Sekundärkrater entstehen, wenn nach einem größeren Impakt große Mengen der durch den Einschlag in die Höhe geschleuderten Brocken wieder auf die Erde zurückfallen und bedingt durch ihre Masse und Geschwindigkeit kleinere Krater erzeugen. Von den über 27.000 allein in Europa bekannten Impaktkratern sind ca. 95% Sekundärkrater. Auf dem Mond und auf dem Mars sind Direkt-Impaktkrater und Sekundärkrater so dicht verkratert, dass primäre und sekundäre Krater ein unüberschaubares Durcheinander bilden.


Wie entstehen Impakte?

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Schematische Darstellung des Entstehungsprozesses von
Impaktkratern.
Copyright:Public Domain; Imb

Meteoriten (bzw. Teile von Kometen oder Asteroiden) mit einer größeren Masse müssen nicht unbedingt im Weltraum verglühen, sie werden auch beim Eintritt in die Erdatmosphäre nicht vom Luftwiderstand abgebremst und prallen mit Geschwindigkeiten von 10-70 km/s bis zu 100 m tief in Gesteinsschichten der Erdoberfläche ein. Durch den Einschlag bedingt, wandelt sich die Bewegungsenergie (kinetische Energie) in Wärmeenergie (thermische Energie), wobei es zu einer Explosion kommt und das eingeschlagene, oft geschmolzene Gestein in die Höhe geschleudert wird, wobei ein runder Einschlagkrater entsteht. An den Rändern dieses meist kreisrunden Kraters bildet das ausgeworfene Material einen wallartigen Rand. Das um den Krater ausgeworfene Material Ejekta fällt mit großer Geschwindigkeit wieder auf die Erde zurück und bildet Sekundärkrater. Wenn ein großes Objekt mit sehr hoher Geschwindigkeit in die Erdoberfläche eindringt, wird das Material unter Bildung eines Zentralkegels zurückgefedert. (siehe nebenstehende Zeichnung)


Meteoriteneinschläge und Auswirkungen auf die Geschichte der Erde

Seit ihrer Entstehung vor ca. 4,5 Mrd. Jahren wird die Erde von Meteoriten bombardiert. Durch ständige tektonische Veränderungen und durch atmosphärische Verwitterung bedingt sind Impakte aus den frühen Zeitaltern der Erde jedoch nicht mehr erkennbar. Nur wenige der großen Meteoriteneinschläge aus dem Zeitraum Paläozän bis Holozän (ca. 65-0,1 Mio Jahre) sind heute noch identifizierbar (u.a. im Zusammenhang mit dem Aussterben der Saurier und dem Klimawandel auf der Erde), wenngleich jährlich ca. 20.000 Meteoriten zur Erde fallen ohne Spuren zu hinterlassen.


Impakte auf der Erdoberfläche - Szenarien, Statistik und Tatsachen

Impakte werden dann gefährlich, wenn der Meteorit (Asteroid, Komet) einen Durchmesser von mehr als 500 m hat. Es ist nachgewiesen, dass sich etwa 2.600 Asteroiden auf einer Umlaufbahn befinden, welche sie gegebenenfalls der Erde nahe bringen könnten; jedoch sind davon "nur" 569 Objekte größer als 150 m (davon einige bis 4 km Durchmesser) und befinden sich etwa 7,5 Mio km von der Erde entfernt. Solche Impakte könnten riesige Tsunamis beim Aufprall auf ein Meer, bzw. extreme Klimaveränderungen hervorrufen; ein Meteorit von nur etwa 10 km Durchmesser würde das Leben auf der Erde vernichten. Statistisch gesehen finden solche Impakte jedoch nur alle 1-10 Mio Jahre statt; Mega-Impakte wie der KP-Impakt soll es nur alle 100 Mio Jahre geben.

Dass statistische Berechnungen nicht unbedingt sicher sind, bewiesen die Impakte auch kleinerer Meteoriten. So wurden im Jahr 1490 bei einem Impakt in Russland fast 10.000 Menschen getötet. Durch den Tunguska-Impakt (ein nur ca. 50 m großer Meteorit) in Sibirien am 30. Juni 1908 wurde eine Tundra-Waldfläche von der Größe Deutschlands zerstört; wäre dieser Meteorit auf London gefallen, hätte er große Teile der britischen Hauptstadt zerstört und die Geschichte verändert. Am 6. Mai 2000 raste ein ca. 200 kg schwerer Asteroid mit Lärm und Feuerschweif mit 22,5 km/sek bei Moravka in Tschechien auf die Erde zu, zerbrach jedoch noch über dem Erdboden und konnte somit keinen Schaden anrichten.


Riesen-Impakte

Beim jährlichen Treffen der US-Geologischen Gesellschaft von Amerika (GSA) im JAhr 2009 stellten Dr. Sankar CHATTERJEE vom Dept. of Geosciences der Texas Tech University und Dr. Naresh M. MEHROTRA vom Irbal Sahni Institute of Paleobotany der Universität Lucknow in Indien Ergebnisse der Erforschung des Shiva-Impakts im Westen von Indien sowie dessen Zusammenhang mit dem Deccan-Trap-Vulkanismus an der K/T-Grenze vor. Nachfolgend ein Auszug des Abstract des Vortrags von Dr. Chatterjee im Original:

The significance of the contemporaneous Shiva Impact and Deccan Volcanism at the K/T-Boundary

India was ground zero for two catastrophic events, the Shiva impact and Deccan volcanism at the KT boundary that have been linked to the dinosaur extinction. The buried and multiringed Shiva crater (500 km diameter) on the western shelf of India is the remnant of a giant meteorite impact that left high-resolution stratigraphic signals in the sedimentary and volcanic rocks such as shocked quartz, iridium anomaly, nickel-rich spinels, sanidine spherules, magnetic nanoparticles, high pressure fullerenes, megatsunami deposits, and melt lavas. The Shiva crater is the largest hydrocarbon reserve in India, where the central uplift, the Bombay High, and the associated brecciated bodies and peripheral strata form ideal structural traps for oil and gas. The Shiva bolide (40 km diameter) would generate lethal amount of kinetic energy of 1.45 x 1025 joules. The impact was so powerful that it led to several geodynamic anomalies: it fragmented, sheared, and deformed the lithosphere mantle across the western Indian margin and contributed to major plate reorganization in the Indian Ocean. It initiated rifting between India and Seychelles in the west and created the Laxmi Ridge; it shattered the Indian plate easterly along the Narmada-Son Rift extending 1500 km across, dividing the Indian shield into a southern peninsular block and a northern foreland block. Because of topographic barrier of the Western Ghat Mountain range, the impact-triggered tsunami was restricted along the Narmada-Son Rift at the KT boundary. The relationships between large meteoritic impact, hotspot, flood basalt volcanism, plate tectonics, geodynamic anomalies, and sudden environmental catastrophe on Earth may open up a new field of unified investigation. Although the Reunion hotspot responsible for Deccan eruption was close to the Shiva crater in time and space, impact probably triggered a component of the Deccan Trap: the iridium-rich alkaline igneous complex rocks that were emplaced asymmetrically as a fluid ejecta at the KT boundary along the NE downrange direction of the bolide trajectory outside the crater ring. Two large impacts such as Shiva and Chicxulub in quick succession on the antipodal position, in concert with Deccan eruptions, would have devastating effects globally leading to climatic and environmental catastrophes that wiped out dinosaurs and many other organisms at the KT boundary. (CHATTERJEE, Sankar, Geosciences, Texas Tech Univ, MS Box 41053, Lubbock, TX 79409-3191, sankar.chatterjee@ttu.edu and MEHROTRA, Naresh M., Paleobotany, Birbal Sahni Institute of Paleobotany, 53 University Road, Lucknow, 226007, India 2009 Portland GSA Annual Meeting (18-21 October 2009) (Geological Society of America Abstracts with Programs, Vol. 41, No. 7, p. 160)

Dazu einige Kommentare:

Der Durchmesser des Impaktkörpers steht in keiner linearen Beziehung zur Kratertiefe. Die kontinentale Erdkruste ist 30-60 km dick, die ozeanische 7-10 km.

Ein Krater dieses Riesentyps (ein sog. komplexer Ringkrater) entsteht nicht durch das tiefe Eindringen eines Impaktkörpers in die Erdkruste, sondern durch die Explosion dieses Körpers beim Kontakt mit der Erdkruste; die Eindringtiefe beträgt dabei nur einige wenige Kilometer. Die Energiefreisetzung erfolgt also oberflächennah durch die Umwandlung der kinetischen Energie des Projektils bei dem plötzlichen "Stopp". Der Körper verdampft dabei nahezu vollständig. Die Schockwelle der Explosion hat mit zunehmender Eindringtiefe gegen einen immer stärker steigenden lithostatischen Druck zu kämpfen und wirkt daher nicht im linearen Verhältnis zum Kraterdurchmesser. Das allermeiste Material wird vom Explosionspunkt seitlich und nach oben hin weggesprengt. Weiters verhält sich die Kruste unter solchen Drücken teilweise plastisch und federt nach unten Richtung Mantel weg. Sofort nach dem Einschlag kollabieren sowohl die übersteilten Kraterränder, und der komprimierte Untergrund federt nach oben zurück. Durch den Kraterrandkollaps, das Abrutschen gewaltiger Gesteinsmassen in den Krater, entsteht der sog. morphologische, also als Geländemerkmal sichtbare, Krater, der in solchen Fällen ein Vielfaches des eigentlichen Explosionskraterdurchmessers erreicht. Zusätzlich formt das zurückfedernde Krustenmaterial die Ringwälle und die Zentralerhebung. Der ganze Vorgang hat große Ähnlichkeit mit den Strukturen, die sich bilden, wenn ein Stein auf eine Wasserfläche fällt.

Ein Asteroid dieses Ausmaßes stanzt also kein Loch in die Erdkruste und rauscht durch bis zum Mantel, sondern sprengt von oben her ein Loch aus und presst die darunterliegende Kruste in die Tiefe. Wobei sehr viel Material nicht ausgeworfen, sondern nur nach unten und zu den Seiten weggedrückt wird, und sofort nach dem Nachlassen der Druckwelle den Krater wieder plombiert. Große Störungssysteme, die in die Unterkruste oder sogar bis an die Mantelgrenze reichen können, entstehen dabei natürlich trotzdem. Zu Vulkanismus kommt es deswegen kaum, häufiger sind im Anschluss sog. postvulkanische Erscheinungen wie Geysire und Fumarolen. Diese sind ja auch im Ries mit den hydrothermalen Quellkalken des Goldbergs belegt. Diese Störungen funktionieren in Verbindung mit später darüber abgelagerten, kohlenwasserstoffreichen Sedimenten (die sich wiederum in solchen Becken besonders mächtig ablagern konnten) als ein System von Erdölmuttergestein und Erdölfallen; daher werden solche Strukturen in den Meeren meist bei der Prospektion von Erdöllagerstätten erkannt.

Ein beeindruckendes Spektakel bot sich über Jahrhunderte oder Jahrtausende aber sicher trotzdem: Untersuchungen an anderen Riesenkratern haben gezeigt, dass in einigen noch über sehr lange Zeit hinweg Seen aus geschmolzenem Krustengestein brodelten. Und die freigesetzte Energie war natürlich gewaltig. Für das Ries wird ein Äquivalent von 250.000 Hiroshima-Bomben berechnet - der Rieskrater hat 25 km Durchmesser, dieser hier das Vierzigfache. Diesen Faktor 40 im Quadrat, dann kommt man auf die 1600-fache Explosionsstärke! (Mineralienatlas-Mitglied "Triassammler")

Gegner der Chatterjee-These

Lange Zeit galt ein Einschlagspunkt nahe der mexikanischen Halbinsel Yucatán, der Chicxulub-Krater, als Beleg für einen katastrophalen Einschlag. Doch in den vergangenen Jahren waren immer mehr Zweifel daran aufgekommen, ob dieser Meteorit tatsächlich für das Ende der Saurier verantwortlich war - oder ob er dafür schlicht zu früh auf die Erde krachte. Die Frage hat einen veritablen Forscherstreit ausgelöst, der bis heute nicht entschieden ist.

Chatterjee und seine Kollegen präsentieren nun mit dem Shiva-Bassin vor der Westküste Indiens ein mutmaßliches Zeugnis eines weiteren riesigen Einschlags. "Wenn wir richtigliegen, ist das der größte bekannte Krater unseres Planeten", sagt Chatterjee. Er glaubt, dass im Meer vor dem Subkontinent ein Meteorit mit bis zu 40 Kilometern Durchmesser eingeschlagen sein könnte. Damit wäre der Brocken mindestens viermal so groß wie der Chicxulub-Meteorit gewesen.

Die Folgen eines solchen Einschlags wären gigantisch gewesen. Die Erdkruste wäre beim Aufprall großräumig verdampft, extrem heißes Material aus dem Mantel wäre an die Erdoberfläche gelangt. Der Treffer könnte die Intensität vulkanischer Eruptionen des Dekkan-Trapp erhöht haben, glauben die Forscher. Dabei waren in weiten Teilen Westindiens große Mengen Flussbasalt entstanden. Noch heute zeugen zum Teil mehr als drei Kilometer dicke Basaltschichten von den Ereignissen, die ebenfalls mit dem Aussterben der Dinosaurier in Verbindung gebracht werden.

Durch den Einschlag, erklären Chatterjee und seine Kollegen, könnten auch die Seychellen von der Indischen Platte abgebrochen sein. Das Problem: Der Mega-Impakt vor Indien ist nicht einfach nachzuweisen. Die Forscher glauben aber, Belege für ihre Theorie zu haben. Der äußere Ring des Kraters habe einen Durchmesser von 500 Kilometern. In der Mitte des Einschlagsgebiets gebe es eine kilometerhohe Erhebung am Ozeanboden. Das unterseeische Bergmassiv trägt den Namen Bombay High. Ein kleiner Teil des Impaktgebiets liegt den Wissenschaftlern zufolge nicht unter Wasser. An Land zeigten steile Klippen, aktive Störungszonen und heiße Quellen an, wo der Einschlag die dicke Granitschicht des Subkontinents vollkommen durcheinandergebracht habe.

"Das ist alles Unsinn"

Die Forscher um Chatterjee wollen nun mit Gesteinsproben den endgültigen Beweis erbringen, dass es sich beim Shiva-Bassin um einen Impaktkrater handelt. Hinweise wären zum Beispiel auffällig große Mengen des Metalls Iridium, die mit einem Meteoriten auf die Erde gekommen sein könnten. Auch sogenannte Impaktbrekzien - Formationen, in denen Gesteinstrümmer in einer feinkörnigen Grundmasse liegen - wären wichtige Indizien.

Andere Fachleute äußern sich jedoch skeptisch. Gerta Keller von der Princeton University und Thierry Adatte Université de Neuchâtel - beide sind prominente Gegner der These vom Chicxulub-Einschlag - haben auf SPIEGEL-ONLINE-Anfrage eine gemeinsamen Stellungnahme verfasst. Darin lassen die Forscher, die den Dekkan-Vulkanismus als Erklärung für das Aussterben der Saurier favorisieren, an Chatterjees Arbeit kaum ein gutes Haar. "Das ist alles Unsinn", schreiben Keller und Adatte. "Wir haben einige Zeit in Indien verbracht, um diese Behauptungen zu überprüfen. Es ist uns in keinem Fall gelungen."

Chatterjees vermeintliche Belege seien in Wirklichkeit gar keine. So fehlten in den angeblich durch den Einschlag deformierten Quarzmineralien charakteristische Lamellen, die sich durch die Schockwellen einstellen müssten. Die Gesteine könnten deswegen auch vulkanischen Ursprungs sein. Und winzige Kügelchen aus verdampftem Felsmaterial, sogenannte Spherulen, die Chatterjee als Beleg anführe, stünden in keiner Beziehung zu irgendeinem Meteoriteneinschlag. Außerdem sei nicht klar, wie alt diese Kügelchen eigentlich seien. Der emotional geführte Streit um das Ende der Dinosaurier wird also weitergehen. (Spiegel-Online; 29. 10.2009-chs)


Impaktgesteine (Impaktite) und impakt-typische Mineralien

Durch die gewaltigen Stoßwellen des Aufschlages bedingt entstehen stoßwellenmetamorphe Gesteine (u.a. Suevit), Strahlenkegel (shatter cones). Teilweise treten Hochdruckmodifikationen von Siliziumdioxid auf (Coesit, Stishovit). Typisch sind auch stoßwellenmetamorphe Schmelzgläser (Bestandteile des Regolith) vom Erdmond sowie das diaplektische Glas Maskelynit mit einer plagioklasähnlichen Zusammensetzung, welches durch Impakt entstanden ist.

Impaktite sind - nach tw. konträrer Auffassung - auch Tektite, Impaktgläser sowie Schmelzgläser auf Gesteinsoberflächen.

In einigen Impakt-Kratern kommen auch die Mineralien Chaoit (Ries-Krater, Bopfingen, Bayern; Goalpur und Dyalpur-Krater, Indien) , Lonsdaleit (Canyon Diablo-Krater, Arizona; Goalpara, Indien; Tunguska, Sibirien; Allan Hills Meteorit 77283 sowie in Diamant-Seifen) , Moissanit (Canyon Diablo-Krater, Arizona) und Fullerit (Gissar, Tadschikistan; Chizxulub, Mexiko) vor.


Bekannte Impakte (Impaktkrater oder Meteoritenkrater)

Auf der Erde gibt es über 100 Impaktkrater mit Durchmessern von 150 bis 200 km. Der größte ist der 320 km lange und 180 km breite Vredefort-Krater in Südafrika, dessen Entstehungsalter auf 2-3,5 Mrd. Jahre geschätzt wird; gefolgt vom Sudbury-Becken (bzw. Sudbury-Krater) in Ontario (Kanada), das ursprünglich einen Durchmesser von ca. 200 km hatte. Zu Berühmtheit erlangte der Chicxlub-Krater in Yukatan (Mexiko), dessen Entstehung im Zusammenhang mit dem Aussterben der Dinosaurier vor ca. 65 Mio Jahren steht (K/T-Grenze, wobei dies auch Mehrfach-Impakte, bzw. ein Impakt-Regen gewesen sein könnte, welcher seine Auswirkungen bis nach Europa hatte.

Der größte Impaktkrater des Sonnensystems ist das Aitken-Becken am Südpol des Erd-Mondes (2.400 km Durchmesser). Auf dem Mars der Hellas Planitia (2.100 km), auf dem Merkur der Caloris Planitia (1.340 km), auf dem Jupiter-Mond Kallisto der Valhalla (600 km), auf der Venus der Mead mit 280 km Durchmesser. Der wohl tiefste Krater im Sonnensystem ist der etwa 10 km tiefe und 130 km weite Herschel-Krater auf dem Saturn-Mond Mimas.

Die bekanntesten europäischen Einschlagkrater sind der 50 km große Siljan-Krater in Schweden, der vor ca. 360 mio Jahren entstand, sowie das Nördlinger Ries (24 km Durchmesser) und das naheliegende Steinheimer Becken, beide in Baden-Württemberg. Beide Krater sollen gleichzeitig, bedingt durch das Zerbersten eines Asteroiden, entstanden sein.

Im Jahr 2006 entdeckten Mitarbeiter der Boston University den Doppelring-Einschlagkrater mit einem Durchmesser von 31 km im SW Ägyptens in der lybischen Wüste; in Anlehnung an das Gebiet "Gilf Khebir", in welchem der Krater liegt, wird er als Khebir-Krater bezeichnet. Er ist der zur Zeit größte bekannte Impaktkrater in der Sahara. Das Terrain, in welchem der Khebir-Krater entstand, ist ein mehr als 100 mio Jahre alter Sandstein. Das Alter des Kraters wurde bis heute (2009) noch nicht bestimmt.

  • Barringer-Krater (Arizona, 1,5 km, aber 170 m tief))
  • Chesapeake (Virginia)
  • Odessa-Krater (Texas)
  • Chixulub (Yukatan, Mexiko)
  • Manicouagan (Canada, 100 km)
  • Henbury (Australien)
  • Elgygytgyn (Nordost-Sibirien)
  • Tunguska (Sibirien, Russland; 1908): Einer der weltgrößten Impakte; dessen Impakt-Entstehung jedoch umstritten ist (angebliche Gasexplosion)
  • Popigai (Russland)
  • Bosumtwi-Krater (Ghana)
  • Velingara (Senegal; 48 km)
  • Roter Kamm (Namibia)
  • Morokweng (Südafrika)
  • Kebira (Libysche Wüste, Ägypten)
  • Zhamanshin-Krater (Kasachstan)
  • Silverpit (Nordsee, 2,4 km)
  • Siljan (Schweden)
  • La Rochechouart-Chassenon (Limousin, Frankreich)
  • Nördlinger Ries (Deutschland): Einer der weltweit bekanntesten Impakte
  • Steinheimer Becken (Deutschland)
  • Rubielos de la Cérida (Teruel, Spanien): 80 km großer multipler Impakt
  • Azuara (Valencia, Spanien): 40 km großer multipler Impakt im Mittleren Tertiär

Ausführliche Liste der bekanntesten Krater

Sie können einzelne Einschlagkrater gezielt über die Auswahlliste ansteuern. Die Kartendetails können Sie mit den Steuerelementen in der Karte verändern.


Bilder

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Barringer-Krater, Arizona (USA)
Durchmesser 1,5 km, Tiefe 170 m, ca. 50.000 Jahre)
Foto:Copyright-Public Domain:USGS

BILD:1147774546

Gosses-Krater, Buff, Northern Territories, Australien
Foto:Copyright-Public Domain:NASA

BILD:1147774722

Angström-Krater; Erd-Mond; aufgenommen
während der Apollo-15 Mission
Foto:Copyright-Public Domain:NASA arcive 15-92-12478


Links

Meteorit, Impaktit, Tektit, Stoßwellenmetamorphose, Glas, Wüstenglas, K/T-Grenze


Literatur:

  • Appel, P.W.U., Abrahamsen, N., Thorkild, M.R. (2006); Unusual features caused by lightning impact in West Greenland; Geol. Mag.
  • Bierhaus & al. (2005). Problem der Sekundärkrater unterschätzt; Nature :437, 1125-27
  • Ernstson, K., 2004; Meteoritenkrater in Spanien; Vorlesung SS 2004 Univ. Würzburg
  • Kenkmann, T., Hörz, F., Deutsch, A. (2005). Large Meteorite Impacts; GSA Special Paper : 384
  • Kraut, F. (1969); Über ein neues Impaktitvorkommen im Gebiet von La Rochechouart-Chassenon (Frankreich); Geol. Bavar. 61, 428-50.
  • Read, HH., Watson, J. (1975). Earth History.
  • Stöffler, D. (1972). Deformation and natural transformation of rock-forming minerals by natural and experimental shock process; Fortschr. Min. : 49, 50-113.
  • http://www.bu.edu/phpbin/news/releases/display.php?id=1073

Quellangaben


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