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Einschlagkrater

Ein Einschlagkrater, auch Impaktkrater genannt, ist eine zumeist annähernd kreisförmige Senke auf der Oberfläche eines erdähnlichen Planeten oder eines ähnlich festen Himmelskörpers, die durch den Einschlag – den Impakt – eines anderen Körpers wie eines Asteroiden oder eines hinreichend großen Meteoroiden entsteht. Nach den gefundenen Resten solcher Impaktoren, den Meteoriten, spricht man auch von einem Meteoritenkrater.[1][2][3]

Für Einschlagkrater auf der Erde hat der US-amerikanische Geophysiker Robert S. Dietz 1960 die Bezeichnung Astroblem („Sternwunde“) vorgeschlagen, die sich im Deutschen, teilweise auch im Französischen – beispielsweise Astroblème de Rochechouart-Chassenon – eingebürgert hat.

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines


Alle Himmelskörper des Sonnensystems mit fester Oberfläche besitzen solche Krater. Der Mond ist von Einschlagkratern übersät. Auf der Erde, deren Oberfläche ständigen Veränderungen durch Erosion, Sedimentation und geologische Aktivität unterworfen ist, lassen sich Einschlagkrater nicht so leicht erkennen wie auf davon nicht oder weniger betroffenen Himmelskörpern. Ein extremes Beispiel dafür ist Io, ein erdmondgroßer Satellit des Jupiter, dessen Oberfläche durch große Gezeitenkräfte und sehr aktiven Vulkanismus geprägt ist und dadurch fast keine Einschlagkrater besitzt.

Entstehung eines Kraters mit zentraler Ringstruktur
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Entstehung


Kleinere Meteoroide, die sich auf einem Kollisionskurs mit der Erde befinden, verglühen oder zerplatzen in der Erdatmosphäre und fallen als kleine Bruchstücke zu Boden. Größere Objekte, ab einem Durchmesser von etwa 50 m, können die Erdatmosphäre durchdringen und den Boden mit Geschwindigkeiten von 12 bis 70 km in der Sekunde erreichen. Daher werden solche Einschläge als Hochgeschwindigkeitseinschläge bezeichnet. Da die kinetische Energie dabei durch starke Kompression des Materials beider Körper in Sekundenbruchteilen in thermische Energie umgewandelt wird, kommt es zu einer Explosion. Das umliegende Material wird weggesprengt, und es entsteht, unabhängig vom Einschlagwinkel, gleich einem Explosionskrater, eine kreisrunde Senke, an deren Rändern das ausgeworfene Material einen Wall bildet. Um den Krater herum findet sich ausgeworfenes Material, die sogenannten Ejekta. Diese Ejekta können Sekundärkrater um den primären Krater hervorrufen.

Einfache und komplexe Krater

Kleinere Krater haben im Allgemeinen eine einfache schüsselartige Form und werden in dieser Form als einfache Krater bezeichnet.[4] Ab einer bestimmten Größe, die umgekehrt proportional zur Schwerkraft am jeweiligen Himmelskörper abnimmt und außerdem vom Zielgestein abhängt, entstehen komplexe Krater. Auf dem Mond liegt dieser Grenzdurchmesser bei 15 bis 20 km, auf der Erde bei 2 bis 4 km.

Mit zunehmendem Durchmesser des Kraters kommt es zunächst zur Ausbildung eines Zentralbergs. Bei noch größerem Durchmesser wird daraus eine zentrale Ringstruktur, im Weiteren kann eine Multiringstruktur entstehen. Diese kann dann im innersten Ring im Grenzfall auch einen Zentralberg enthalten. Ursache für diese Strukturen eines komplexen Kraters ist das Rückfedern des Kraterbodens nach dem Aufpall des Impaktors, womit zunächst ein Zentralberg in der Kratermitte aufgeworfen wird, und das anschließende Kollabieren des instabilen tiefen Primärkraters. Diese Vorgänge finden innerhalb weniger Minuten nach dem Einschlag statt, im Bereich der bereits von der Stoßwelle zertrümmerten Kraterumgebung. Während des Ablaufs vergrößert sich der Kraterdurchmesser erheblich.

Manche Mondkrater zeigen auch terrassenartige Absenkungen, die wie bei einem Einbruchsbecken durch allmähliches Nachgeben der Gesteinskruste entstehen.

Kraterentstehungsphasen

Kontakt und Kompression

Beim Aufprall beginnt die Kontakt- und Kompressionsphase, bei der sich eine Stoßwelle mit Überschallgeschwindigkeit vom Auftreffpunkt in zwei Richtungen, nämlich in den Impaktor und in den Zielkörper, durch das Gestein ausbreitet, dabei das Material stark verdichtet und dadurch teilweise verflüssigt oder verdampft. An der Stoßwellenfront können kristalline Minerale durch die hohen Drücke in Phasen höherer Dichte umgewandelt werden. Zum Beispiel kann das gewöhnliche Mineral Quarz in die Hochdruckmodifikation Coesit oder Stishovit umgewandelt werden. Viele weitere stoßwelleninduzierte Veränderungen treten beim Durchlauf der Stoßwelle im Impaktor als auch im Zielkörper auf, und einige dieser Veränderungen können als Diagnosemittel verwendet werden, um nachzuweisen, ob eine bestimmte geologische Struktur durch einen Impakt entstanden ist oder nicht.

Exkavation

Anschließend folgt die sogenannte Exkavationsphase (Aushöhlungsphase), bei der das zertrümmerte, flüssige und gasförmige Material aus dem Krater geschleudert wird. Ein Großteil dieser Ejekta (Auswurfmasse) wird in Form eines kegelförmigen Auswurfvorhangs aus dem Krater befördert und bildet eine ringförmige Schicht um den Krater. Über dem Krater bildet sich eine zunächst sehr heiße Rauch- und Staubwolke, deren kondensierende Bestandteile später teilweise wieder in den Krater regnen können.

Modifikation und Kollaps

In den meisten Fällen ist der transiente Krater (Übergangskrater), der das Ende der Exkavationsphase markiert, nicht stabil. Es beginnt die Modifikationsphase, die den transienten Krater kollabieren lässt.

In einfachen Kratern wird die ursprüngliche Aushöhlung durch Brekzie, Ejekta und Gesteinsschmelze überlagert.

Ab einer bestimmten Kratergröße, die von der planetaren Gravitation abhängt, ist die Modifikation und der Kollaps des Übergangskraters weitaus stärker. Die dabei entstehende Kraterform wird komplexer Krater genannt. Der Kollaps des transienten Kraters wird durch die Gravitation getrieben und bewirkt sowohl den Anstieg des Zentrums des Kraters als auch das nach innen gerichtete Zusammenrutschen des Kraterrandes.

Die zentrale Anhebung entsteht nicht durch elastisches Rückfedern, sondern durch das Bestreben eines Materials mit wenig oder keiner Festigkeit in einen Gleichgewichtszustand der Gravitation zurückzukehren. Dies ist der gleiche Prozess, der auch das Wasser nach oben schießen lässt, nachdem ein Gegenstand ins Wasser gefallen ist.

In dieser Phase vergrößert sich der Krater erheblich. Daher wird der transiente und nicht der finale Krater als Maß für die Energie und Größe des Impaktereignisses verwendet.

Große und bekannte Einschlagkrater


Krater der Erde

Auf der Erde sind außer zahlreichen kleineren Einschlagkratern über hundert mit einem Durchmesser von mehr als 5 km entdeckt worden. Allerdings sind viele der aufgefundenen Impaktstrukturen nicht unmittelbar als Krater zu erkennen, da der Kraterrand durch Erosion längst abgetragen wurde (Beispiel Vredefort-Krater) oder die entstandene Vertiefung inzwischen von jüngeren Sedimenten überdeckt wurde (Beispiel Chicxulub-Krater).

Weitere Impaktstrukturen der Erde

Krater anderer Himmelskörper

Siehe auch


Literatur


Weblinks


 Commons: Einschlagkrater  – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
WiktionaryWiktionary: Meteoritenkrater – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Bevan M. French: Traces of Catastrophe - A Handbook of shock-metamorphic effects in terrestrial meteorite impact structures Lunar and Planetary Inst., Houston 1998 pdf online, 19.7 MB lpi.usra.edu, abgerufen am 17. Februar 2011
  2. Christian Koeberl: Mineralogical and geochemical aspects of impact craters. Mineralogical Magazine; Oktober 2002; v. 66; no. 5; p. 745-768; doi:10.1180/0026461026650059 Abstract
  3. Christian Koeberl: Remote sensing studies of impact craters - how to be sure? C. R. Geoscience 336 (2004) 959–961, pdf online abgerufen am 17. Februar 2011
  4. Morphodynamics of Planetary Impact Craters. S. 157–201 in: Hiroaki Katsuragi: Physics of soft impact and cratering. Springer, Tokyo 2016, ISBN 978-4-431-55647-3.
  5. Johannes Baier: Zur Herkunft und Bedeutung der Ries-Auswurfprodukte für den Impakt-Mechanismus. In: Jahresberichte und Mitteilungen des Oberrheinischen Geologischen Vereins. 91, 2009, S. 9–29, doi:10.1127/jmogv/91/2009/9 .
  6. Moon: Crater, craters. Im Gazetteer of Planetary Nomenclature der IAU (WGPSN)/USGS. Abgerufen am 13. Juni 2017



Kategorien: Einschlagkrater



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