A becsapódási kráterek olyan kráterek, amelyek kozmikus anyagoktól – meteoroktól, üstökösöktől vagy kisbolygóktól – származnak. Megszokott domborzati formák a szilárd égitesteken (beleértve a Földet és a holdakat is). A Földön kevesebb épen maradt kráter van az időjárás erodáló hatása miatt. A holdi tengerek is nagyrészt becsapódások során jöttek létre. Elterjedt módszer a bolygófelszínek korának a meghatározása a kráterszámlálással. (Minél több kráter van egy felszínen, annál öregebb.)
Felfedezés
Galileo Galilei volt az első, aki a távcső megjelenése után, 1609-ben először fordította azt a Hold felé, és így először pillanthatta meg a Hold krátereit. A kráter szót a szerkezetre először Schröter használta 1791-ben.
A kráterek eredetére vonatkozó első tudományos elmélet a 17. századi angol Robert Hooke nevéhez fűződik: ő kísérletezései alapján olvadt felszínen lassan kiáramló gáz megfagyott buborékainak nyomaiként értelmezte őket. A vulkáni kráterekhez való hasonlóságuk miatt évszázadokig vulkanikus eredetűnek – kürtőnek vagy beszakadásos kalderának – gondolták valamennyi krátert a Holdon, vagy korabeli nevén, gyűrűhegyet, körhegységet.
Közéjük tartozott Cholnoky Jenő is, aki nem fogadta el az arizonai Barringer-kráter kozmikus eredetére vonatkozó elméleteket, és maga melegforrástölcsérnek tartotta Az égből hulló kövek kráterképző voltát nem is lehetett könnyű elfogadni.
1876-ban Richard Proctor vetette fel először a kráterek becsapódásos (impact) elméletét. Ő közölt először “realisztikus” rajzokat a holdi kráterekről. Később laboratóriumi kísérletek sorozatával igazolták a holdkráterek becsapódásos eredetét.
A becsapódási elmélet első amerikai támogatója Grove Karl Gilbert (USGS) volt, aki a becsapódással laborkísérleteket is végzett az 1890-es években. Ő a Meteor-krátert (akkori nevén Coon-hegységet) először becsapódásos eredetűnek tartotta, de később nézete megváltozott, és posztvulkáni-gőzkitöréses eredetűnek gondolta. Fő ellenvetés az volt a becsapódásos elmélettel szemben, hogy a különféle szögekben történő becsapódáskor többségben nem kör alakú kráter keletkezne, mert ilyen csak merőlegesen érkező testtõl keletkezhet.
Ez hibás előfeltevés volt. Egy közeli, vulkanikus eredetű krátercsoport (Sunset-kráter) is hozzájárult ezen nézetének kialakulásához.
Az első általánosan becsapódásosnak elismert földi kráter, a Daniel M. Barringerről elnevezett (Meteor)-kráter volt. A kráter körüli vasmeteorit-darabok alapján Barringer azt remélte, hogy a kráterben megtalálja a becsapódó test nagy mennyiségű vas-anyagát, így számos próbafúrást végzett a kráterben az 1920-as években. Vasat végül nem talált. A kráter területe ma is az ő leszármazottai tulajdona. Barringer kérésére a brit Forrest Ray Moulton 1929-ben kiszámolta, hogy mi történhetett a becsapódó testtel, és azt találta, hogy a másodperc törtrésze alatt felszabaduló energia elpárologtatja mind a becsapódó testet, mint a kőzetet, amelybe becsapódik, így nyoma nem marad, csak a becsapódás irányától függetlenül kerek kráter. Barringernek az elvégzett számításait nem adta oda, csak 1931-ben írta meg népszerűsítõ csillagászati könyvében. A szakma nem figyelt fel rá , akárcsak Wegener elméletére, amely a holdkrátereket becsapódási eredettel magyarázta . 1935-ben John Boon és Claude Albritton hét földi szerkezetről állította, hogy erodált becsapódásos kráterek. Ők az asztrobléma “csillagsebhely” elnevezést használták rájuk, amely Magyarországon is elterjedt, elsősorban a földtudományi használatban .
Az említett meteorkráterek egyidőben fontos szerepet játszottak a Hold felületén levő kráterek kialakulásának magyarázatában is, mert feltételezték, hogy ezeket a krátereket a Holdra zuhant meteorok vájták.
A 20-as években fedezték fel az Odessa krátert (Texas), majd légifényképezésben 1947-ben a Wolf Creek krátert Ausztráliában. Az 50-es évekre kb. 10 becsapódásos krátert ismertek a Földön.
A holdi medencék becsapódásos eredete először 1949-ben merült fel. A medencéket geológiai sztratigráfiai térképezésre először Eugene Merle Shoemaker használta. A Princetoni Egyetemen szerezte doktori fokozatát, ahol meggyőzően sikerült bizonyítania, hogy az arizonai Winslow közelében található Barringer meteorkráter egy meteoritbecsapódás eredménye. Shoemaker mindenki másnál többet tett annak az elméletnek a továbbfejlesztéséért, hogy hirtelen geológiai változásokat aszteroida-becsapódások okozhatnak és ezen becsapódások az egyes geológiai időszakokon keresztül megszokott jelenségek. Korábban a becsapódási krátereket kialudt tűzhányók maradványának tekintették, köztük a holdkrátereket is.
Később Nevada állam területén a földalatti atomrobbantások után megmaradt krátereket tanulmányozta, ahol kilövellt anyagok gyűrűjét találta meg. Mindkét esetben a kvarc egy olyan formájára lelt, melynek egyedi mikroszkopikus struktúrája a jelentős nyomás eredményeképpen alakult ki.
Az Űrgeológiai Kutatási Program (melynek első igazgatója volt) 1961-es megalapításával úttörő munkát végzett az űrgeológia területén. Jelentős részt vállalt a Holdra vezetett Lunar Ranger programban, amely megmutatta, hogy a Hold felszínét különféle méretű becsapódási kráterek borítják. 1993-ban társfelfedezője lett a Shoemaker–Levy 9 üstökösnek, mely egyedülálló módon először nyújtott lehetőséget a tudósok számára, hogy megfigyeljék egy üstökös becsapódását egy bolygóba. A Shoemaker-Levy 9 1994-ben ütközött a Jupiterrel.
A becsapódásos kráterek felismeréséhez három eltérő tudományág eredményei vezettek az 1960-as években: a holdkráterek távcsöves megfigyelése; a földi kráterek geológiai és kőzetmikroszkópiai megfigyelése ezen belül legfőképp a sokk-metamorfózis hatásainak felismerése, amelyet bizonyító jellegűnek fogadnak el; és a becsapódás folyamatának fizikai modellezése.
E három terület azóta jelentősen kibővült. Az űrszondás megfigyelések mind részletesebb képet és mind több égitest-példát adnak, így a Naprendszert egyfajta „ingyenes óriáslaboratóriumként” használhatják a kutatók. A távérzékelési műholdak révén pedig saját Földünket is „kívülről” láthatjuk (ezáltal a kerek alakzatokat jobban felismerhetjük). A földi geológiai munka módszerei alkalmazhatók lettek más égitesteken: az Apollo-programban a Holdról hoztak mintákat, a Marson roverek helyben vizsgálják a kőzeteket.
Már a Google Earth segítségével is találtak becsapódási krátereket, a 260 méter átmérőjű Hickman-krátert Nyugat-Ausztráliában Arthur Hickman ausztrál geológus fedezte fel, szintén Ausztráliában Mike Fry geológus talált egy 2 kilométer átmérőjű, kráterszerű szerkezetet, ennek vizsgálata 2008 végén folyamatban volt.
A becsapódás modellezésében pedig már szuperszámítógépek is részt vesznek. Ma már kevéssé jelentős, de az 1960-as években mind amerikai, mind szovjet oldalon a becsapódás folyamatának és a krátereknek a megismerését segítette a föld alatti kísérleti hagyományos és atomrobbantások vizsgálata. A létrejövő szerkezetekben (például Baker, Dialpack, Suffield, Prairie Flat, Snowball stb.) a központi szerkezeti kiemelkedés, a kráterperemi suvadások is megfigyelhetők voltak.
A Föld becsapódási kráterei
Vredefort-kráter
A Vredefort-kráter a Föld legnagyobb átmérőjű, igazoltan becsapódásos eredetű krátere. Emellett a második legrégebbi is. Átmérője legalább 300 km, amivel majdnem kétszeresen meghaladja a híres Chicxulub-kráter átmérőjét. Körülbelül 2,023 milliárd éve keletkezett. 2005-től a világörökségi helyszínek egyike. Dél-Afrikában, a Dél-afrikai Köztársaság Free State tartományában helyezkedik el a Vaal folyó völgyében. Központi medencéje Vredefort-dóm néven ismert.
A Vredefort-krátert egy 5–10 km átmérőjű meteorit ütötte, amely a becslések szerint 70 000 km³ térfogatú objektum volt, ami 100 millió megatonna TNT robbanásának megfelelő energiával csapódott be. A becsapódás óta nagyon hosszú idő telt el, így a kráternek csak egy kis része felismerhető.
Shoemaker-kráter
A Shoemaker-kráter kb. 1630 millió évvel ezelőtt létrejött, 30 kilométer átmérőjű, erősen lepusztult becsapódási kráter maradványa. A krátert Eugene Shoemakerről az amerikai geológus,csillagász, bolygótudósról nevezték el. A „földközeli” kozmikus testek (kisbolygók, meteoroidok) úttörő kutatója, számos üstökös felfedezője. A Kaliforniai Műszaki Egyetemen geológiát tanult, és pályafutásának kezdetén az USA Geológiai Szolgálatának munkatársaként a coloradói urán-lelőhelyekkel foglalkozott Feleségével és munkatársával, Carolyn Spellmannal az arizónai meteoritkráterhez tett kirándulása fordította figyelmét a Földre, ill. Holdra csapódó meteoritikus tömegek hatásainak vizsgálatára (1951-től). 1961-től az Arizonai Flagstaffban már rendszeresen vizsgálta az asztrogeoógia kérdéseit. Vizsgálatai kiterjedtek a földközeli kisbolygók kutatására, és azoknak Földre csapódási veszélyeire. 1969-tól a Palomar Csillagvizsgálóban Eleanor Helinnel és tanítványaival megkezdte a Földet közelítő kisbolygók felkutatását. Munkája során 32 új üstököst és 40 aszteroidát – köztük több földközelítő kisbolygót – fedezett fel, és az aszteroidák új csoportosítását is kidolgozta. 1994-ben feleségével, Carolyn Shoemaker-rel, és David Levy-vel együtt észlelte egy üstökösnek a Jupiterbe való becsapódását. Az üstökös később a Shoemaker-Levy 9 nevet kapta.
Későbbi éveinek nagy részét azzal töltötte, hogy több, korábban észrevétlen vagy felfedezetlen becsapódási krátert keresett és talált szerte a világon. Dr. Shoemaker 1997 júliusában hunyt el autóbaleset következtében az ausztráliai Alice Springs környékén, a Tanami Road országúton, ami egy gyengébb minőségű, több száz kilométeres földút. Feleségével középre húzódva, de nagyobb sebességgel hajtott. Váratlanul szemböl is egy középre húzódott autót vett észre közeledni. A másik autó az ausztrál szabályoknak megfelelően kitért elöle, de a született amerikai dr. Shoemaker megfeledkezve az ottani balra hajts szabályról ösztönösen jobbra rántotta a kormányt, így a két autó frontálisan ütközött. Dr. Shoemaker a helyszínen meghalt, felesége megsérült. Hamvainak egy részét a Lunar Prospector űrszonda a Holdra vitte. A mai napig ő az egyetlen ember, akit a Holdra temettek el. Munkásságának tiszteletére a NASA az 1996-ban felbocsátott NEAR űrszondát 2000. március 14-én NEAR Shoemaker-re keresztelte át. Nevét viseli a kráter a Hold déli oldalán, ahol hamvai nyugszanak.
Manicouagan-kráter
A Manicouagan-kráter az egyik legrégebbi becsapódásos meteorkráter a Föld felszínén, amely Québec állam Cote-Nord régiójában található Kanadában, megközelítőleg 300 kilométernyire északra Baie-Comeau városától. Feltételezések szerint egy nagyjából 5 kilométer átmérőjű aszteroida becsapódásakor jött létre 215,5 millió évvel ezelőtt a triász időszakban. A kráter többszörösen gyűrűs szerkezete körülbelül 100 kilométer átmérőjű, míg a belső gyűrűje nagyjából 70 kilométeres átmérőjű a legszélesebb kiterjedésén. A belső szigetet amelynek René Levasseur-sziget a neve a Manicouagan-víztározó veszi körül. Ez a bolygó ötödik legnagyobb meteorbecsapódás okozta krátere.
Chicxulub-kráter
A Chicxulub-kráter egy óriási, ősi becsapódási kráter, melynek nyomai a mexikói Yucatán-félszigeten, illetve annak közelében, a tengeraljzaton maradtak fenn. 170 kilométeres átmérőjével az ismert becsapódási kráterek közül a közepes méretűek közé tartozik. Középpontja a mexikói Chicxulub városka közelében van, melyről a nevét kapta (a maja szó jelentése „az ördög (démon) farka”, „az ördög szarva”, „az ördög bolhája” vagy „az elkapott (szarvas) szarva (agancsa)”. Az újabb mérések és mintavételezések arról tanúskodnak, hogy a képződményt létrehozó test egy kb 14 km átmérőjű aszteorida lehetett.
A krátert Glen Penfield geofizikus fedezte fel, miközben kőolaj után kutatott a Yucatánon, az 1970-es évek végén. A becsapódásról a kráterben talált sokkolt kvarc és a közelében található tektitek mellett a területen tapasztalható gravitációs anomália tanúskodik. Az izotópanalízis alapján a becsapódásra a kréta időszak végén, durván 65,5 millió évvel ezelőtt kerülhetett sor. A becsapódás lehetett a dinoszauruszok kihalásaként ismert kréta-tercier esemény fő oka.
Lonar-kráter
A nyugat-indiai Mahárástra államban található Lonar-tavat egy 50 000 évvel ezelőtti meteorit-becsapódás alakította ki. A Mumbaitól nagyjából 500 kilométerre fekvő krátertó igen népszerű a turisták körében. Az 1,2 kilométer átmérőjű mélyedést enyhén sós, lúgos víz tölti ki. Annak oka, hogy jó állapotban maradt az, hogy ezen a területen nem volt eljegesedés, ami roncsolta volna a nyomokat, illetve az, hogy a becsapódáskor a tengerfenékről vulkanikus bazalt került a tó peremére.
A krátertó vízszintjének csökkenésével a hőmérséklete és a sótartalma is emelkedett. ennek hatására szaporodni kezdtek benne az algák, a víz pedig emiatt válhatott rózsaszínné.
A Naprendszer legnagyobb becsapódási kráterei
MARS
BOREALIS-MEDENCE
A nagyméretű, elliptikus kráter (Borealis-medence) az északi félteke felületének kb. 40%-át borítja. Mérete 10 600 × 8 500 km, középpontjának koordinátái: északi szélesség 67°, keleti hosszúság 208°. A tudósok szerint a Mars bolygó kialakulása után kb. 4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezhetett. Ez a medence a legnagyobb becsapódási kráter a Naprendszerben, körülbelül négyszer nagyobb az átmérője, mint a második legnagyobb marsi kráter az Utopia Planitia (3 300 km).
HOLD
AITKEN-MEDENCE
A Hold déli pólusvidékén található legnagyobb becsapódási alakzata, az Aitken-medence, amelynek képződésekor égi kísérőnk köpenyének anyagából is jelentős mennyiség került a felszínre. holdi Aitken-medence óriási, mintegy 2500 km átmérőjű és mélysége a 13 km-t is eléri és méreteivel nem csak a Hold legnagyobb becsapódási medencéje.
Nevét a pereme közelében található Aitken-kráterről kapta, amely a medencéhez képest “csak” mintegy 135 km átmérőjű. az Aitken-medencét egy mintegy 200 km átmérőjű, tehát meglehetősen nagy aszteroida becsapódása hozta létre mintegy 4 milliárd évvel ezelőtt. A megfigyelésekhez legjobban illeszkedő modell szerint a becsapódó kis égitest kis sebességgel (15 km/s) csapódott be és a felszíntől csak mintegy 45 fokos szöget bezáró pályán érkezett a Hold felszínére, így nem hatolt mélyre a Hold felszíne alá, de így is átütötte a mintegy 10 km vastag holdkérget és a köpeny anyagából is hozott a felszínre.
Az Aitken-medence kialakulásakor a Hold köpenyéből mintegy 200 km vastag anyag került a felszínre, illetve dobódott ki a világűrbe. A kidobott holdköpeny-anyag egy része visszahullott a Holdra és a tőlünk nem látható túlsó oldalon is szétterült.
MERKÚR
CALORIS-MEDENCE
A Merkúr legnagyobb becsapódási krátere, amely mintegy 1 550 km átmérőjű.
PLÚTÓ
SZPUTNYIK-SÍKSÁG
A Plútó legnagyobb becsapódási krátere 1 300 x 900 km nagyságú.
VÉNUSZ
A Mead a Vénusz legnagyobb becsapódási krátere, átmérője 280 km. Margaret Mead antropológusról nevezték el .
VESTA
RHEASILVIA
Hatalmas becsapódás hozta létre a Rheasilvia nevű krátert, melynek átmérője Vesta átmérőjének mintegy 90 százaléka. Kráterünk részben egy korábbi becsapódás krátere, a Veneneia helyén jött létre. A Rheasilvia kráter központi csúcsa 22 km magasra emelkedik környezete fölé, ezzel Naprendszerünk legmagasabb csúcsa, leelőzve kissé még a marsi Olympus Mons-ot is. A robbanás számos rétegen áthatolva, egészen a köpeny olivin-övezetéig tárta fel a kisbolygó rétegeit.
