A válaszok meg vannak írva a csillagokban (38)

Kráterek (8)

Dec 10, 2024

>>> előző rész folytatása >>>

Alaktan

Noha a kráterek eredetét illetően a múltban a vulkanikus nézet uralkodott, alaktani (morfológiai) szempontból sok régi megállapítás még ma is érvényes. Ilyen például Szabó (1869) leírása, amely a legtöbb holdbeli hegységet kör alakú hegy-sáncként tünteti fel, melynek hirtelen alámeredő lejtői kerek völgymedencét zárnak be, a katlan fenekéről pedig sok esetben egy alacsonyabb hegykúp emelkedik ki.

Ma már tudjuk, hogy a legtöbb holdbeli kráter nagyon kicsi. A kis kráterek általában tál alakúak, sáncuk egyszerű. A közepesek sík felszínnel, sokszor teraszos sánccal és központi csúccsal rendelkeznek, amely rendszerint egy összetett, bonyolult szerkezet része. A nagyok körül pedig egy, vagy akár több hegységgyűrű is kialakul. A legnagyobb kráterek, melyeknek átmérője 2000 km-ig terjedhet, medencéket hoznak létre.

Bizonyos tényezők minden kráternek egy jellegzetes, ugyanakkor egyedi domborzatot kölcsönöznek. Ilyen tényezők például a sánc alján a kilövellt törmelék üledéktakarója, a becsapódó test által kivetett törmelék becsapódásával keletkezett másodlagos kráterek, a friss kráterekből akár több ezer km hosszúságban szétágazó sugarak, a rengéshullámok által feltördelt felszín.

Alaktani tényezők

A kráter és üledéke alakját számos tényező befolyásolja. A teljesség igénye nélkül, Hargitai et al. (2005), Hargitai (2007) nyomán, íme néhány azok közül, amelyeknek azonnali hatásai nyilvánvalóak.

A test méretei

A méretek rendkívül tág határok közt lehetnek, mikroszkopikustól, kisbolygó nagyságig minden előfordulhat. A kráter képződésének sebessége az átlag átmérő függvényében változik. A képződés időtartama 1 km átmérőjű kráter esetén csak néhány másodperc. Egy 200 km átmérőjű kráter kb. 10 perc alatt jön létre. A Holdat állítólag kifröccsentő ütközés pedig, számítások szerint pár órán át tartott. Általánosan elfogadott, hogy a kráter átmérője a lövedék átmérőjénél 20–30-szor lesz nagyobb.

A test tömege és sűrűsége

Minél nagyobb a test tömege, annál erősebb, nagyobb energiájú lesz a becsapódás. Ez azonban nem jelenti azt, hogy nagyobb test-tömeg esetében a képződő kráter feltétlenül nagyobb vagy mélyebb lesz. A kráter nagyságát1 a becsapódó test mozgási energiája határozza meg, ez viszont a sebesség négyzetével arányos, így általában a becsapódási sebesség a döntő tényező. Mivel a kráter kinézetét többek között a test átmérője, így térfogata is befolyásolja, a gyakorlati számításoknál hasznos tényező a test tömegének és térfogatának a hányadosa, vagyis sűrűségének az ismerete. A sűrűségi adatok azt mutatják, hogy az üstökösök ritkábbak, a kisbolygók pedig típusuktól függően sűrűbbek.

A test sebessége

A mozgási energia (E = ¹/₂ mv²) a test tömegével lineárisan, a test sebességével azonban négyzet-arányos módon nő, ezért a test sebessége különösen fontos kráterformálási tényező. A Föld közelében a szökési sebesség 42 km/s – az ennél gyorsabb tárgyak kirepülhetnek a bolygó vonzásteréből és akár a Naprendszerből is. Mivel a Föld sebessége 30 km/s, a becsapódó testek sebessége nem haladhatja meg a 72 km/s felső határt. A meteorok általában 20 km/s körüli sebességgel, jellemzően 10–60 km/s sebességhatárok között érkeznek. A kisbolygók általában 15–25 km/s, az üstökösök 60 km/s sebességű becsapódásokat eredményeznek. Mozgási energiájuk megfelel 20–50 velük azonos tömegű TNT robbanási energiájának. Kis tömegű, de nagy sebességű testek is képesek nagy energiát átadni. A kis sebességű testek csak egy egyszerű gödröt vájnak, lökéshullámok, nagy nyomás, és nagy hőmérséklet nélkül. Valódi kráterformálásra csak megfelelően nagy sebességű becsapódás képes. A becsapódás sebessége – amely befolyásolja az ütött kráter méretét – a légkör sűrűségétől függ, valamint a becsapódás földrajzi helyétől és irányától. Nem mindegy, hogy a testet a bolygó szembekapja, vagy az hátulról éri utol.

A becsapódás iránya és szöge

A kisbolygók becsapódása a Naprendszer síkjában lévő pályáról, az üstökösöké pedig jellemzően véletlenszerű pályáról történik. A becsapódások általában oldalirányúak, ami különösen kisbolygók egymásba csapódásakor befolyásolja a létrejött test későbbi tengelyforgását és pályáját. Egy bizonyos határig, a nem teljesen szemből jövő becsapódások is kör alakú krátereket hoznak létre. A becsapódás iránya és szöge nem csak a tulajdonképpeni kráter alakját befolyásolja, hanem a kráter sugarait, és a kivetődő törmeléktakaró alakját is.

Légköri jellemzők

Bizonyos mérethatár alatt a meteorok egyáltalán nem jutnak el a felszínig, mert a sűrű és vastag légkörben elégnek, elpárolognak, vagy a nagy nyomás miatt felrobbannak. A darabokra robbant meteorok egy nagy helyett sok kis krátert ütnek, vagy egyáltalán nem ütnek krátert, mert a darabok elégnek a légkörben. A kis lövedékeknek nemcsak az energiája kisebb, de a légkör is erősebben hat rájuk, mint a nagyokra. Sűrű légkörben, a légköri ellenállás miatt a kivetődő törmelék csak kis távolságokra tud eljutni. Ez jól megfigyelhető a vénuszi kráterek esetében, melyeknek alakját a légkör nagy hőmérséklete és sűrűsége jelentősen befolyásolja. A sűrű légkör nagy ellenálló ereje hamar lefékezi a kivetődő törmeléket, így az legfeljebb két kráterátmérőnyi távolságra jut el. A Föld légköre átengedi a pár kilós testeket, de annyira lelassítja őket, hogy azok csak minimális méretű krátert ütnek.

Gravitáció

Minél nagyobb a nehézkedés egy égitesten, a törmeléktakaró annál kisebb területen terül szét. A törmeléktakaró kráteren belüli megfelelője, a kráterkitöltő üledék, annál vastagabb lesz, a kráter pedig annál sekélyebb. Kisbolygókon a tömegvonzás egészen különleges formákat is létrehozhat. A krumpli alakú égitestek felszínén nem mindig lefelé mutat a nehézségi erő, hanem ferdén, néhol a felszínnel párhuzamosan, vagy akár kissé felfelé.

A becsapódás környezete

A becsapódási hely kőzeteinek fizikai és kémiai tulajdonságai, például szilárdságuk, illóanyag-tartalmuk, nagymértékben befolyásolhatják a kialakuló kráter típusát. Kemény, illetve puha kőzet, eltérő kinézetű krátereket eredményez. A kőzet, kőzet-jég, vagy jégkérgű égitesteken alapvetően eltérő becsapódásos szerkezetek jönnek létre. Például, a marsi kráterek jellegzetességét a talajjég hatására kifröccsenő lebernyeges üledéktakarók adják.

Utólagos hatások

Rendkívül fontosak, mivel ezek adják meg a kráter végső kinézetét. Az alábbiakban csupán „dióhéjban” kerülnek leírásra.

Szállítódás. A becsapódáskor felszálló finomfrakciójú törmeléket a magaslégköri szelek parabolapályán akár távolra is szállíthatják. Ahol a szemcsék leülepednek, ott egy udvar (halo) jön létre. A disztális törmeléktakaró (ejecta) globálisan sodort anyag is lehet, de mivel a forrás távol van, a szórási terület pedig nagyon nagy, vastagsága csak néhány cm. Ilyen törmeléktakaró a Chicxulub kráterből származó globális irídium- és szferula-gazdag réteg, és ilyennek tekinthetők a tektitek is.

Erózió. A Földön, a kráterképződés után, a kráter körüli és a krátert kitöltő törmelékre azonnal hatni kezd az erózió, ami azt általában hamar lepusztítja. Ha azonban a kráter belsejét krátertó tölti ki, mint például a Brent (Kanada) illetve Ries (Németország) kráter esetében, annak üledéke védő réteget alkot, amely megvédi a lepusztulástól. Amennyiben a lövedék vízbe csapódik (tó, tenger, óceán), a létrejött kráterből a kőzettel együtt kivetett víz visszaáramlik. A víz által lerakott üledék befedi és így megőrzi a kráter eredeti törmelékeit. Ha később a kráter kiemelkedik, és a víz eltűnik, ahogy a Lockne (Svédország) esetében történt, megkezdheti munkáját az erózió. A víz alatt maradt kráterek, mint például a Montagnais (Kanada), Chesapeake Bay Crater (USA), Mjølnir (Norvégia), azonban sokkal jobban megőrzik eredeti alakjukat, noha a víz áramlatainak is van bizonyos eróziós hatása. Más becsapódások szintén okozhatnak eróziót. A kráterek erodáltságának foka hasznos ismeretet adhat úgy a kráter koráról (a régebbi kráterek általában erodáltabbak), mint a kőzet keménységi fokáról (a keményebb kőzetek azonos körülmények között lassabban pusztulnak le, mint a puhábbak). Mivel a kráter belső medencéje üledékbefogadó, eróziónak első sorban a kráter sánca van kitéve.

Az erózió mértékét az éghajlat is jelentősen befolyásolja. A Föld csapadékos éghajlati területein az 1 km átmérőjű kráterek 40–50 ezer év alatt a felismerhetetlenségig lepusztulhatnak, ha a felszín kiegyenlítődik, a növényzet pedig beborítja. A Marson a láva által elöntött kráterekben a láva megszilárdulása után kemény bazaltfeltöltődések jönnek létre, így az erózió elsősorban a puhább kőzetekből álló krátersáncot kezdi ki. Ez a folyamat végül a sánc helyén kör alakú árkot hoz létre.

Relaxáció. Ha az égitest kérge lágy, bizonyos idő után a kráter relaxálódik, vagyis gödre és sánca kisimul. Jellegzetes példa: a Mimas krátereivel ellentétben, amelyek kemény kérgen találhatók, a Thetys egyes krátereinek aljzata felvette a hold görbületét.

Tektonizmus. A globális lemeztektonika valamilyen módon a Föld minden pontjára hatással van. Aktív törésvonalak mentén a kráterek feldarabolódhatnak, a szubdukció pedig az óceáni kérgen létrejött krátereket az óceánfenékkel együtt beolvaszthatja a köpenybe. Megemlítendők a kompressziós hatások is, amelyek eltorzíthatják az eredeti kerekded krátert, mint például a 250 km átmérőjű Sudbury (Kanada) esetében, illetve mint már említettem, Jakucs szerint ez történt a Fekete-tengerrel is.

Vulkanizmus. A lávafolyás a vulkáni tevékenység egyik legfontosabb része. A lávatakaró elönthet minden útjába kerülő képződményt, és feltölthet régebbi becsapódásos krátereket, vagy akár egész medencéket is. Így öntötte el a lávatakaró a Vénusz krátereinek némelyikét, és töltötte fel a Hold nagy medencéit.

Hidrotermális folyamatok. A becsapódás a környező kőzeteket oly mértékben képes felmelegíteni, hogy azokban megolvadt, lencseszerű részeket hozhat létre. Az olvadt anyag a hő hatására kitágul, de az őt körbevevő keményebb, szilárd kőzetek visszatartják. Az így nyomás alá került olvadék betüremkedik a kőzet repedéseibe, azokat kezdetben kitágítja, majd ahogy előre halad, hőmérséklete és tágító hatása folyamatosan csökken. A hagyományos hidrotermális folyamatokhoz hasonlóan, az oldott anyagok kicsapódnak, akár érckiválás is létrejöhet.

Üledéklerakás. A becsapódásos kráterek üledékgyűjtő szerepét, a kráterek részvételét bizonyos területek anyagkörforgásában, jól mutatják a Mars kráterei. Az ottani kráterek egy részében volt krátertavak nyomait vélik felfedezni, másokban szél által felhalmozott dűnemezők vannak. A mintegy 160 paleo-krátertó elhelyezkedése hasonló a folyóvölgyekével, amelyeknek három ottani típusa ismeretes: zárt rendszer (csak befolyó víz), nyílt rendszer (be-és túlfolyó völgy), ill. tólánc (egy völgy több kráteren is végighalad). A kráterek paleo-tómedencéiben jellegzetes alakzatokat figyeltek meg: partvonalakat, üledékes teraszokat, delta-felhalmozódásokat, valamint evaporitokat, amelyek a kiszáradást bizonyítják. Az egyik legszebb példa a Gale paleo-tó, amely valószínűleg az Amazoni korban veszítette el a vizét.

>>> folytatása következik >>>

Dorombi meséi

Történet, tudományos ismeretterjesztés, világkép.

• „Csillagos mesék” – igaz történetek, tudományos-ismeretterjesztő írások, a világról alkotott személyes meglátások.
• „Alternatív fikciók” – különleges történetek, amelyek a valóságból kiindulva többé-kevésbé az írói képzelet termékei.
• „Közérdekű vélemények” – olvasói írások, kommentek, igényes tartalmi és erkölcsi kivitelben.

Tartalmas kikapcsolódás, művelődés, kellemes időtöltés.