Einschlagkrater

von oben links im Uhrzeigersinn: wenige Jahre alterMarskratermit sichtbaremStrahlensystem,Barringer-Kraterin Arizona, MondkraterTycho,Engelierauf Saturn-MondIapetus

EinEinschlagkrater(auch: Einschlagskrater) oderImpaktkraterist eine zumeist annähernd kreisförmige Senke auf der Oberfläche eineserdähnlichen Planetenoder eines ähnlich festenHimmelskörpers,die durch den Einschlag – denImpakt– eines anderen Körpers wie einesAsteroidenoder eines hinreichend großenMeteoroidenentsteht. Nach den gefundenen Resten solcher Impaktoren, denMeteoriten,spricht man auch von einemMeteoritenkrater.

Für Einschlagskrater auf derErdeschlug der US-amerikanische GeophysikerRobert S. Dietz1960 die BezeichnungAstroblem(„Sternwunde “) vor, die sich im Deutschen, teilweise auch im Französischen – beispielsweiseAstroblème de Rochechouart-Chassenon– eingebürgert hat.

Allgemeines

Alle Himmelskörper desSonnensystemsmit fester Oberfläche besitzen solche Krater. DerMondist von Einschlagskratern übersät. Auf der Erde, deren Oberfläche laufend durch morphodynamische Prozesse wieDenudation,Erosion,Sedimentationund zudemgeologische Aktivitätgeformt wird, lassen sich Einschlagskrater nicht so leicht erkennen wie auf davon nicht oder weniger betroffenen Himmelskörpern. Ein extremes Beispiel dafür istIo,ein erdmondgroßerSatellitdesJupiter,dessen Oberfläche durch großeGezeitenkräfteund sehr aktivenVulkanismusgeprägt ist und dadurch fast keine Einschlagskrater besitzt.

Entstehung eines Kraters mit zentraler Ringstruktur(5 Bilder)

Entstehung

Kleinere Meteoroide, die sich auf einem Kollisionskurs mit der Erde befinden, verglühen oder zerplatzen in derErdatmosphäreund 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 diekinetische Energiedabei durch starke Kompression des Materials beider Körper in Sekundenbruchteilen inthermische Energieumgewandelt wird, kommt es zu einer Explosion. Das umliegende Material wird weggesprengt und es entsteht, unabhängig vom Einschlagwinkel, gleich einemExplosionskratereine kreisrunde Senke, an deren Rändern das ausgeworfene Material einen Wall bildet. Um den Krater herum findet sich ausgeworfenes Material, die sogenanntenEjekta.Diese Ejekta könnenSekundärkraterum den primären Krater hervorrufen.

Einfache und komplexe Krater

Kleinere Krater haben im Allgemeinen eine einfache, schüsselartige Form und werden in dieser Form alseinfache Kraterbezeichnet.Ab einer bestimmten Größe, die umgekehrt proportional zurSchwerkraftam jeweiligen Himmelskörper abnimmt und außerdem vom Zielgestein abhängt, entstehenkomplexe Krater.Auf dem Mond liegt dieser Grenzdurchmesser bei 15 bis 20 km, auf der Erde bei 2 bis 4 km.

Ein einfacher Krater und ein Krater mit Zentralberg (die einfachste Form eines komplexen Kraters)

Mit zunehmendem Durchmesser des Kraters kommt es zunächst zur Ausbildung einesZentralbergs.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 Aufprall des Impaktors, womit zunächst ein Zentralberg in der Kratermitte aufgeworfen wird, und das anschließende Kollabieren des instabilen tiefen Primärkraters. Diese Vorgänge finden im Bereich der bereits von der Stoßwelle zertrümmerten Kraterumgebung innerhalb weniger Minuten nach dem Einschlag statt. Während des Ablaufs vergrößert sich der Kraterdurchmesser erheblich.

MancheMondkraterzeigen auch terrassenartige Absenkungen, die wie bei einemEinbruchsbeckendurch allmähliches Nachgeben der Gesteinskruste entstehen.

Kraterentstehungsphasen

Kontakt und Kompression

Simulation eines Einschlags im Labor

Beim Aufprall beginnt dieKontakt- und Kompressionsphase,bei der sich eineStoßwellemitÜberschallgeschwindigkeitvom 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 dieHochdruckmodifikationCoesitoderStishovitumgewandelt werden. Viele weitere stoßwelleninduzierte Veränderungen treten beim Durchlauf der Stoßwelle im Impaktor als auch im Zielkörper auf. 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 sogenannteExkavationsphase(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 dertransiente Krater(Übergangskrater), der das Ende der Exkavationsphase markiert, nicht stabil. Es beginnt dieModifikationsphase,die den transienten Krater kollabieren lässt.

Ineinfachen Kraternwird die ursprüngliche Aushöhlung durchBrekzie,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 wirdkomplexer Kratergenannt. 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 durchelastisches 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 dertransienteund nicht derfinale Kraterals Maß für die Energie und Größe des Impaktereignisses verwendet.

Große und bekannte Einschlagskrater

Krater der Erde

Vredefort-Krater,Südafrika

Manicouagan-Krater,Kanada

Siljan-Krater, Schweden

Barringer-Krater,Arizona, USA

Tswaing-Krater mitSee,Südafrika

Auf der Erde sind außer zahlreichen kleineren Einschlagskratern über hundert mit einemDurchmesservon 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 (BeispielVredefort-Krater), oder die entstandene Vertiefung inzwischen von jüngerenSedimentenüberdeckt wurde (BeispielChicxulub-Krater). Auch die auf bis zu 70 km Durchmesser geschätzte Struktur desYarrabubba-Kratersin Westaustralien ist an der Oberfläche weitgehend eingeebnet. Auf Basis vonUran-Blei-Datierungengelang eine Bestimmung ihres Alters auf etwa 2,23 Milliarden Jahre (2229 ± 5 Ma).Damit ist Yarrabubba die älteste anerkannte Impaktstruktur der Erde.

• Der größte verifizierte Einschlagskrater der Erde ist derVredefort-Kraternahe demWitwatersrand-Gebirge beiVredefortinSüdafrika.Der Einschlag eines Himmelskörpers bildete dort verschiedenen Angaben zufolge vor 2 bis 3,4 Milliarden Jahren einen bis 320 km langen und 180 km breiten Krater, von dem allerdings nur noch ein bis zu 50 km großer Rest vorhanden ist.
• Ein weiterer großer Einschlagskrater ist dasSudbury-BeckeninOntario(Kanada), das etwa 200 bis 250 km Durchmesser hat und geschätzte 1,85 Milliarden Jahre alt ist.
• DerChicxulub-KraterinYucatán(Mexiko) hat einen Durchmesser von etwa 180 km. Der Einschlag eines Himmelskörpers vor etwa 66 Millionen Jahren im heutigenGolf von Mexikoverursachte unter anderem einenMegatsunamisowie weltweit auftretende Wald- und Flächenbrände. Durch die Auswurfmasse von mehreren tausend Kubikkilometern in Verbindung mit erheblichen Mengen an Staub, Ruß undAerosolen,die sich in der Atmosphäre verteilten, kam es zu einem Temperatursturz, eventuell in Form eines globalen Dauerfrostklimas über einige Jahre, dem neben denDinosauriernetwa 70 bis 75 Prozent allerArtenzum Opfer fielen.
• DerManicouagan-KraterinQuébec(Kanada) entstand durch den Einschlag eines Himmelskörpers in derObertriasvor etwa 214 Millionen Jahren. Von den ursprünglich rund 100 km Durchmesser sind durch Sedimentablagerungen und Erosion nur noch 72 km vorhanden.
• Ähnlich groß wie der Manicouagan-Krater ist derPopigai-Kraterin Nordsibirien, der bei einem Alter von rund 35 Millionen Jahren ebenfalls einen Durchmesser von rund 100 km aufweist.
• DerSiljan-Krater inSchweden,der vor rund 360 Millionen Jahren entstand, ist mit mindestens 50 km Durchmesser der größte EinschlagskraterEuropas.
• Der unter derGröndländischen EisdeckeliegendeHiawatha-Kraterhat einen Durchmesser von 31 Kilometern und wurde vor 58 Millionen Jahren gebildet.
• Zwei Einschlagskrater in Deutschland sind dasNördlinger Riesin Bayern, das etwa 24 km Durchmesser aufweist und vor ca. 14,6 Millionen Jahren entstand, und das 40 km entfernteSteinheimer Beckenin Baden-Württemberg mit einem mittleren Durchmesser von 3,8 km.Beide Krater besitzen einen Zentralberg. Man geht davon aus, dass die Krater durch das gleiche Ereignis (Ries-Ereignis) entstanden sind (vermutlich durch einen Doppelasteroiden). Hierbei formte der kleinere Asteroid das Steinheimer Becken, der größere (Durchmesser: 1,5 km) das Nördlinger Ries. Neuere Fachliteratur zieht allerdings die Möglichkeit in Betracht, dass das Steinheimer Becken ungefähr 500.000 Jahre nach dem Nördlinger Ries entstanden sein könnte.
• Der sehr bekannteBarringer-Krater(auch einfach nurMeteor Cratergenannt), der vor nur etwa 50.000 Jahren entstand, nur etwa 1,5 km Durchmesser aufweist und bis 170 m tief ist, befindet sich in der Wüste vonArizona(USA). Aufgrund der geringen Erosion befindet er sich in einem gut erhaltenen Zustand. Er ist ein typisches Beispiel für einen einfachen Krater ohne Zentralberg. Er war 1960 die erste wissenschaftlich untersuchte und als Einschlagskrater beschriebene Struktur.
• DerSilverpit-Kraterwurde 2001 in der Nordsee entdeckt und weist – obschon nur 2,4 km durchmessend – eine den Krater umgebende Struktur aus konzentrischen Ringen auf, die sich in bis zu 10 km Entfernung erstrecken. Der Ursprung des hierdurch sehr unüblichen Kraters ist nicht hinreichend geklärt, jedoch wird ein Einschlag vor etwa 65 Millionen Jahren angenommen.
• 2006 wurde derWilkeslandkraterunter der Antarktischen Eisdecke entdeckt. Der Krater hat einen Durchmesser von fast 480 km und ist vermutlich vor ca. 250 Millionen Jahren entstanden. Noch ist aber nicht verifiziert, dass es sich um einen Einschlagskrater handelt.
• Vor weniger als 5000 Jahren entstand im südwestlichen Ägypten beim Einschlag des nickelreichen Eisenmeteoriten „Gebel Kamil“vom TypAtaxitder sehr gut erhaltene KraterKamilmit 45 m Durchmesser und ausgeprägter Strahlenstruktur.

Weitere Impaktstrukturen der Erde

• Bosumtwiin Ghana
• Chesapeake Bayin den USA
• Elgygytgynin Nordostsibirien
• Roter Kammin Namibia
• TswainginSüdafrika

Krater anderer Himmelskörper

Multiring-Impaktbecken Valhalla auf Jupiters Mond Kallisto

Krater Herschel auf Saturns Mond Mimas

• Auf der erdzugewandten Seite desMondeskennt man etwa 300.000Kratermit über 1 km Durchmesser. Die größeren bis etwa 100 km bzw. 300 km werdenRinggebirgebzw.Wallebenengenannt. Noch größere werden schon den Mondbecken zugeordnet. Der größte MondkraterHertzsprungmisst im Durchmesser 536 km(siehe auch:Liste der Krater des Erdmondes).
• DasSüdpol-Aitken-Beckenist mit 2240 km Durchmesser das größte Einschlagbecken auf dem Mond und nimmt einen beachtlichen Teil seines Durchmessers ein.
• Die nördliche Tiefebene auf dem Mars ist mit 10000 km × 8000 km die größte bekannte Impaktstruktur des Sonnensystems.
• Hellas Planitiaist mit 2100 km × 1600 km Durchmesser eines der größten Einschlagbecken auf demMarsund ist über 8 km tief (siehe auch:Liste der Marskrater).
• Caloris Planitiaist mit 1550 km Durchmesser das größte Einschlagbecken auf demMerkur(siehe auch:Liste der Merkurkrater).
• Valhallaist die größte Impaktstruktur auf dem JupitermondKallisto.Sie hat 600 km Durchmesser und ist vonkonzentrischverlaufenden Ringen bis in eine Entfernung von fast 3000 km umgeben.
• Abismeist mit 767 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondIapetus
• Rheasilviaist mit 505 km Durchmesser der größte Krater auf dem AsteroidenVesta.
• Mamaldiist mit 480 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondRhea.
• Odysseusist mit 445 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondTethys.
• Menrvaist mit 392 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondTitan.
• Evanderist mit 350 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondDione.
• Epigeusist mit 343 km Durchmesser der größte Krater auf dem JupitermondGanymed.
• Gertrudeist mit 326 km Durchmesser der größte bekannte Krater auf dem UranusmondTitania.
• Kerwanist mit 280 km Durchmesser der größte Krater auf dem ZwergplanetenCeres.
• Meadist mit 270 km Durchmesser der größte Krater auf derVenus(siehe auch:Liste der Venuskrater).
• Wokoloist mit 208 km Durchmesser der größte bekannte Krater auf dem UranusmondUmbriel.
• Hamletist mit 206 km Durchmesser der größte bekannte Krater auf dem UranusmondOberon.
• Pharosist mit 255 × 230 km Durchmesser der größte Krater auf dem NeptunmondProteus.
• Herschelist mit etwa 130 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondMimas.Er ist bis 10 km tief. Der Einschlag hätte den nur 400 km großen Mond fast zerstört.
• Jasonist mit 101 km Durchmesser der größte Krater auf dem SaturnmondPhoebe.
• Panist mit etwa 100 km Durchmesser der größte Krater auf dem JupitermondAmalthea.
• Lobist mit 45 km Durchmesser der größte bekannte Krater auf dem UranusmondPuck.
• Zethusist mit etwa 40 km Durchmesser der größte Krater auf dem JupitermondThebe.
• Himeros ist mit 10 km Durchmesser der größte Krater auf dem nur 11 × 34 km messenden AsteroidenEros,der wahrscheinlich kein Monolith ist.
• Stickneyist mit 9 km Durchmesser der größte Krater auf dem MarsmondPhobos.

Siehe auch

• Datenbanken irdischer Impaktstrukturen
• Regentropfeneinschlagkrater

Literatur

• Erwin Rutte:Land der neuen Steine – auf den Spuren einstiger Meteoriteneinschläge in Mittel- und Ostbayern.Univ.Verl., Regensburg 2003,ISBN 3-930480-77-8.
• Julius Kavasch:Meteoritenkrater Ries – ein geologischer Führer.Auer, Donauwörth 2005,ISBN 3-403-00663-8.
• Christian Köberl,Francisca C. Martínez-Ruis:Impact markers in the stratigraphic record.Springer, Berlin 2003,ISBN 3-540-00630-3.
• Christian Köberl, Wolf U. Reimold:Meteorite Impact Structures – An Introduction to Impact Crater Studies.Springer Berlin 2006,ISBN 3-540-23209-5.
• C. Wylie Poag, (et al.):The Chesapeake Bay crater – geology and geophysics of a Late Eocene submarine impact structure.Springer Berlin 2004,ISBN 3-540-40441-4.
• Paul Hodge:Meteorite craters and impact structures of the earth.Cambridge Univ. Press, Cambridge 1994,ISBN 0-521-36092-7.
• Kevin Evans:The sedimentary record of meteorite impacts.Geol. Soc. of America, Boulder 2008,ISBN 978-0-8137-2437-9.
• O. Richard Norton, Lawrence A. Chitwood:Field guide to meteors and meteorites.Springer, London 2008,ISBN 978-1-84800-156-5.
• Isidore Adler:The analysis of extraterrestrial materials.Wiley New York 1986,ISBN 0-471-87880-4.
• Roald A. Tagle-Berdan:Platingruppenelemente in Meteoriten und Gesteinen irdischer Impaktkrater – Identifizierung der Einschlagskörper.Diss. Humboldt-Univ., Berlin 2004.
• André J. Dunford:Discovery and investigation of possible meteorite impact structures in North Africa – applications of remote sensing and numerical modeling.Dipl. Arb., Univ. Wien, Wien 2008.
• Manfred Gottwald, Thomas Kenkmann, Wolf Uwe Reimold:Terrestrial Impact Structures. The TanDEM-X Atlas.1. Auflage. Verlag Dr. Friedrich Pfeil, München 2020,ISBN 978-3-89937-261-8(englisch, 608 S.).

Weblinks

Commons:Einschlagskrater– Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Meteoritenkrater– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Mineralienatlas: Impakt– Geologie, Auswirkungen, bekannte Krater etc.
• Ein Streufeld aus Impaktkraternaus "Abenteuer Astronomie"
• Datenbank des Planetary and Space Science Centre at the University of New Brunswick, CanadaThe Earth Impact Database (englisch)
• Die größten Meteoritenkrater – mit Bildern und Kartendarstellung (Bayerischer Rundfunk)
• Onlineprogramm zur Berechnung der Auswirkungen von Einschlägen(englisch)
• Impact CratersThe Lunar and Planetary Institute