Земля постоянно подвергается «космическому обстрелу» крупными и мелкими космическими снарядами. Относительно мелкие космические тела (размером в десятки метров), как правило, полностью сгорают в атмосфере и выпадают на Землю в виде пыли.
Дмитрий Мамонтов Тим Скоренко
Метеоритные кратеры на Земле

Крупные тела, размером более 100 м, легко пронзают атмосферу и достигают поверхности нашей планеты. При скорости в несколько десятков километров в секунду энергия, выделяющаяся при столкновении, значительно превосходит энергию взрыва равного по массе заряда тротила и сравнима скорее с ядерными боеприпасами. При таких столкновениях (ученые называют их импактными событиями) образуется ударный кратер, или астроблема.

Боевые шрамы

В настоящее время на Земле найдено более полутора сотен крупных астроблем. Однако практически до середины XX века столь очевидная причина появления кратеров, как удары метеоритов, считалась весьма сомнительной гипотезой. Сознательно искать крупные кратеры метеоритного происхождения стали начиная с 1970-х годов, их продолжают находить и сейчас — один-три ежегодно. Более того, такие кратеры образуются и в наше время, хотя вероятность их появления зависит от размера (обратно пропорциональна квадрату диаметра кратера). Астероиды диаметром около километра, образующие при ударе 15-километровые кратеры, падают довольно часто (по геологическим меркам) — примерно раз в четверть миллиона лет. А вот действительно серьезные импактные события, способные образовать кратер диаметром 200−300 км, происходят гораздо реже — примерно раз в 150 млн лет.

Самый большой — кратер Вредефорт (ЮАР). d = 300 км, возраст — 2023 ± 4 млн лет. Крупнейший в мире ударный кратер Вредефорт расположен в ЮАР, в 120 км от Йоханнесбурга. Его диаметр достигает 300 км, и потому наблюдать кратер можно только на спутниковых снимках (в отличие от небольших кратеров, которые можно «охватить» взглядом). Вредефорт возник в результате столкновения Земли с метеоритом диаметром примерно 10 километров, а произошло это 2023 ± 4 млн лет назад — таким образом, это второй по возрасту известный кратер. Интересно, что на звание «самого большого» претендует целый ряд неподтверждённых «конкурентов». В частности, это кратер Земли Уилкса — 500-километровое геологическое образование в Антарктиде, а также 600-км кратер Шива у побережья Индии. В последние годы учёные склоняются к тому, что это ударные кратеры, хотя прямых доказательств (например, геологических) нет. Ещё один «претендент» — это Мексиканский залив. Существует спекулятивная версия, что это гигантский кратер диаметром 2500 км.

Популярная геохимия

Как отличить ударный кратер от других особенностей рельефа? «Самый главный признак метеоритного происхождения — это то, что кратер наложен на геологический рельеф случайным образом, — объясняет «ПМ» заведующий лабораторией метеоритики Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН Михаил Назаров. — Вулканическому происхождению кратера должны соответствовать определенные геологические структуры, а если их нет, а кратер имеется — это уже серьезный повод рассмотреть вариант ударного происхождения».

Самый обжитый — кратер Рис (Германия). d = 24 км, возраст — 14,5 млн лет. Нёрдлингенским Рисом называют регион в Западной Баварии, образованный падением метеорита более 14 миллионов лет назад. Удивительно, но кратер отлично сохранился и наблюдается из космоса — при этом хорошо видно, что чуть в стороне от его центра в ударном углублении стоит… город. Это Нёрдлинген, исторический городок, окружённый крепостной стеной в форме идеальной окружности — это как раз связано с формой ударного кратера. Нёрдлинген интересно изучать на спутниковых фотографиях. Кстати, по «обжитости» с Нёрдлингеном может поспорить Калуга, также расположенная в ударном кратере, образованном 380 миллионов лет назад. Его центр расположен под мостом через Оку в центре города.

Еще одним подтверждением метеоритного происхождения может быть наличие в кратере собственно фрагментов метеорита (ударника). Этот признак работает для небольших кратеров (диаметром сотни метров — километры), образованных при ударах железоникелевых метеоритов (небольшие каменные метеориты обычно рассыпаются при прохождении атмосферы). Ударники, образующие крупные (десятки километров и более) кратеры, как правило, полностью испаряются при ударе, так что найти их фрагменты проблематично. Но следы тем не менее остаются: скажем, химический анализ может обнаружить в породах на дне кратера повышенное содержание металлов платиновой группы. Сами породы тоже изменяются под действием высоких температур и прохождения ударной волны взрыва: минералы плавятся, вступают в химические реакции, перестраивают кристаллическую решетку — в общем, происходит явление, которое называется ударным метаморфизмом. Наличие образующихся в результате горных пород — импактитов- также служит свидетельством ударного происхождения кратера. Типичные импактиты — это диаплектовые стекла, образующиеся при высоких давлениях из кварца и полевого шпата. Бывает и экзотика — например, в Попигайском кратере не так давно обнаружили алмазы, которые образовались из содержащегося в породах графита при высоком давлении, созданном ударной волной.

Ландшафтный дизайн

При столкновении крупного метеорита с Землей в окружающих место взрыва породах неизбежно остаются следы ударных нагрузок — конусы сотрясения, следы плавления, трещины. Взрыв обычно образует брекчии (осколки породы) — аутигенные (просто раздробленные) или аллогенные (раздробленные, перемещенные и перемешанные), — которые тоже служат одним из признаков импактного происхождения. Правда, признаком не слишком точным, поскольку брекчии могут иметь различное происхождение. Скажем, брекчии Карской структуры долгое время считали отложениями ледников, хотя потом от этой идеи пришлось отказаться — для ледниковых они имели слишком острые углы.

Еще одним внешним признаком метеоритного кратера являются выдавленные взрывом пласты подстилающих пород (цокольный вал) или выброшенные раздробленные породы (насыпной вал). Причем в последнем случае порядок залегания пород не соответствует «натуральному». При падении крупных метеоритов в центре кратера за счет гидродинамических процессов образуется горка или даже кольцевое поднятие — примерно так же, как на воде, если кто-то бросит туда камень.

Пески времени

Далеко не все метеоритные кратеры находятся на поверхности Земли. Эрозия делает свое разрушительное дело, и кратеры заносит песком и почвой. «Иногда их находят в процессе бурения, как это произошло с захороненным Калужским кратером — 15-км структурой возрастом примерно 380 млн лет, — говорит Михаил Назаров.- А иногда даже из их отсутствия можно сделать интересные выводы. Если с поверхностью ничего не происходит, то число импактных структур там должно примерно соответствовать оценкам средней плотности кратеров. А если мы видим отклонения от среднего значения, это свидетельствует, что местность подвергалась каким-либо геологическим процессам. Причем это верно не только для Земли, но и для других тел Солнечной системы. Например, лунные моря несут на себе значительно меньше следов кратеров, чем остальные области Луны. Это может свидетельствовать об омоложении поверхности — скажем, с помощью вулканизма».

Статья «Звездные раны» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2013).
Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.