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Mittwoch, 17.09.2014
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Krater - die Narben der Erde

Entstehung und Morphologie von Einschlagskratern

Ein Meteorit schlägt ein: Innerhalb von Sekunden schießt eine Stoßwelle erst durch den Meteoriten, dann durch den Untergrund. Der Himmelskörper zerplatzt, die obersten Schichten spalten sich ab, werden von Fontänen aus Feuer und geschmolzenem Gestein in die Höhe gerissen. Der Untergrund explodiert förmlich, Glasglut und Gesteinsbrocken werden in die Luft geschleudert, Staub und andere Materiepartikel steigen in einer pilzartigen Wolke mehrere tausend Meter hoch in die Luft. Gestein und Sand werden durch den ungeheuren Druck geschmolzen und zu Impaktit umgeformt.

Barringer-Krater

Barringer-Krater

Ein Krater entsteht zunächst als einfacher Trichter mit hohen Rändern, die von herabstürzenden Gesteinsbrocken jedoch zum größten Teil wieder abgetragen werden. Die weitere Ausformung des Kraters hängt direkt von seiner Größe ab: Kleinere Krater behalten die einfache schüsselartige Form, bei der das Verhältnis von Tiefe und Durchmesser typischerweise bei 1 : 5 bis 1 : 7 liegt.

Der Barringer-Krater in Arizona ist mit 1,2 Kilometern Durchmesser und rund 170 Metern Tiefe ein typisches Beispiel für einen einfachen Krater ohne Zentralerhebung oder mehrfache Ringe.

In größeren Kratern federt der durch die Stoßwellen des Einschlags zusammengepreßte Untergrund nach und wölbt sich zu einem Zentralberg oder Ring in der Kratermitte auf. Durch die Schwerkraft fallen die anfangs steilen Kraterränder nach innen zusammen, Gestein und Trümmer rutschen weiter nach und erweitern den Kraterdurchmesser zusätzlich. In der Folge entstehen so komplexe Krater mit Zentralerhebung und zum Teil zwei oder mehr zusätzlichen Ringen.

Manicouagan-Krater

Manicouagan-Krater

Im Vergleich zu einfachen Kratern sind die komplexen Kraterformen deutlich flacher, das Verhältnis Tiefe zu Durchmesser liegt bei ihnen bei 1 : 10 bis 1 : 20. Ein Beispiel für einen komplexen Krater mit Zentralberg ist der 100 Kilometer breite Manicouagan-Krater im kanadischen Quebec. Nach dem Impakt eines Meteoriten vor rund 212 Millionen Jahren soll dort der Untergrund in der Kratermitte sogar zehn Kilometer weit hochgefedert sein.

Ab welcher Größe ein Krater komplexe Strukturen bildet, hängt von der Schwerkraft des Planeten ab: Bei höherer Schwerkraft reichen schon kleiner Durchmesser aus. Auf der Erde liegt der Grenzwert für komplexe Krater bei rund zwei bis vier Kilometern Durchmesser, auf dem Mond, mit nur einem Sechstel der Erdschwerkraft entstehen komplexe Krater erst ab Durchmessern von 15 bis 20 Kilometern.

Impaktforscher entwickelten aus Berechnungen und theoretischen Modellen eine allgemeine Beziehung zwischen Meteoritengröße, Aufprallgeschwindigkeit und Kratergröße. Als Faustregel gilt, daß ein Krater in felsigem Untergrund einen etwa 20mal größeren Durchmesser hat, als der Meteorit, der ihn erzeugte. Bei sandigem Untergrund wird ein Teil der Aufschlagsenergie absorbiert, der Krater hat daher nur das Zwölffache der Meteoritengröße.

Die Geophysiker Jeffrey Wynn und Eugene Shoemaker vom US Geological Survey untersuchten die Einschlagskrater eines in vier Teile zerborstenen Meteoriten in der arabischen Wüste bei Wabar. Der größte der Krater, den die Forscher fanden, maß 116 Meter im Durchmesser, daraus errechneten Wynn und Shoemaker für das größte Meteoritenbruchstück eine Größe von 8 bis 9,5 Metern. Der ursprüngliche Wabar-Meteorit hatte vermutlich eine Masse von mindestens 3500 Tonnen und eine kinetische Energie von 100 Kilotonnen TNT - mehr als das zehnfache der Hiroshimabombe.

Stand 19.01.2002