Метеоритные кратеры на земле, которые можно посетить

Геологическое строение

Астроблема Мьёльнир (Норвегия, диаметр 40 км), сейсмические данные.

Особенности строения кратеров определяются рядом факторов, среди которых основными являются энергия соударения (зависящая, в свою очередь, от массы и скорости космического тела, плотности атмосферы), угол встречи с поверхностью и твёрдость веществ, образующих метеорит и поверхность. В случае Земли метеориты массой свыше 1000 тонн практически не задерживаются земной атмосферой; метеориты меньшей массы существенно тормозятся и даже полностью испаряются, не достигая поверхности или не создавая кратеров на поверхности.

При касательном ударе (если угол падения менее 8 градусов) возникают эллиптические (вытянутые кратеры). На данный момент нет примеров подобных кратеров на Земле. Ранее ошибочно подобным примером считалось кратерное поле Рио Кварта в Аргентине (Rio Cuarto Impact Crater), оказалось, что это геологическое образование вытянутой формы, которое находится в регионе, где ранее выпадал крупный метеорит. Но данные события ни как не связаны между собой. Так же в данном районе Аргентины большое число подобных геологических образований, но только эти связывали ранее с метеоритным происхождением только по причине совпадения места падения более раннего метеорита и участка эрозии на грунте.

Структура обычного и крупного кратеров.

При направлении столкновения, близком к вертикальному, возникают округлые кратеры, морфология которых зависит от их диаметра. Небольшие кратеры (диаметром 3—4 км) имеют простую чашеобразную форму, их воронка окружена валом, образованным задранными пластами подстилающих пород (цокольный вал), перекрытым выброшенными из кратера обломками (насыпной вал, аллогенная брекчия). Под дном кратера залегают аутигенные брекчии — породы, раздробленные и частично метаморфизированные при столкновении; под брекчией расположены трещиноватые горные породы. Отношение глубины к диаметру у таких кратеров близко к 1⁄₃, что отличает их от кратерообразных структур вулканического происхождения, у которых отношение глубины к диаметру составляет около 0,4.

При больших диаметрах возникает центральная возвышенность над точкой удара (в месте максимального сжатия пород). При ещё бо́льших диаметрах кратера (более 14—15 км) образуются кольцевые поднятия. Эти структуры связаны с волновыми эффектами (подобно капле, падающей на поверхность воды). С ростом диаметра кратеры быстро уплощаются: отношение глубина/диаметр падает до 0,05—0,02.

Размер кратера может зависеть от мягкости поверхностных пород (чем мягче, тем, как правило, меньше кратер).

На космических телах, не обладающих плотной атмосферой, вокруг кратеров могут сохраняться длинные «лучи» (образовавшиеся в результате выброса вещества в момент удара).

При падении крупного метеорита в море могут возникать мощные цунами (например, Юкатанский метеорит, согласно расчётам, вызвал цунами высотой 50—100 м). На диссипацию энергии при его движении от поверхности до дна оказывает влияние глубина моря в месте падения, а также его скорость, размер и плотность. В случаях, когда высвобожденной энергии достаточно для формирования подводного кратера, при тех же параметрах столкновения он характеризуется меньшей глубиной по сравнению с наземными кратерами. Индуцируемая в водной толще ударная волна оставляет специфические следы, которые можно наблюдать в морских отложениях в районе столкновения как при отсутствии кратера, так и в случае его исчезновения после столкновения в результате эрозии (см. например Элтанинский метеорит).

У старых астроблем видимая структура кратера (горка и вал) зачастую разрушена эрозией и погребена под наносным материалом, однако по изменениям свойств подстилающих и перенесённых горных пород такие структуры достаточно чётко определяются сейсмическими и магнитными методами.

Кратер Земли Уилкса

Кратер Земли Уилкса — геологическое образование, расположенное под ледяным щитом Антарктиды, в районе Земли Уилкса, имеющее диаметр около 500 км. Предполагается, что это гигантский метеоритный кратер.

Предположения о том, что в этом месте находится гигантский ударный кратер, высказывались ещё в 1962 году, однако достаточных доказательств найдено не было.

В 2006 году группой под руководством Ральфа фон Фрезе (Ralph von Frese) и Лэрэми Поттса (Laramie Potts), по данным измерений гравитационного поля Земли спутниками GRACE, был обнаружен массовый концентрат диаметром около 300 км, вокруг которого, по данным радиолокации, находится большая кольцевая структура. Такая комбинация характерна для ударных кратеров. Последние исследования 2009 года также показывают, что в этом месте находится именно ударный кратер.

15.

Кратер Камиль (Kamil Crater)
Это ещё один молодой кратер. Расположенный в египетской пустыне, он был открыт только в 2008 году с помощью программы Google Планета. Кратер диаметром 44,8 м и глубиной почти 16 м был создан твёрдым железным метеоритом шириной 1,22 м весом 5-10 тысяч килограммов, упавшим порядка 5000 лет назад.
Особенность, делающая этот кратер уникальным, заключается в его лучевой структуре, которая видна вокруг кратера. Это лучи эжектита (материал, выбрасываемый из ударного кратера), образовавшиеся во время взрыва метеорита, который оставил после себя своеобразный всплеск.
Такие лучи характерны для Луны или планет с тонкой атмосферой — они чрезвычайно редки для Земли, так как эрозия и другие геологические процессы быстро уничтожили бы такие доказательства. Возможно, кратер Камиль — единственный на нашей планете кратер, имеющий лучи эжектита.

История исследования

В конце XVIII века Парижская академия наук отказала метеоритам в космическом происхождении (и падении с неба). Этот эпизод истории на протяжении двух веков представляется как образец косности и недальновидности официальной науки, хотя, в сущности, таковым не является. Представители академии исследовали образец хондрита, упавшего во время грозы и потому считавшегося местным населением «грозовым камнем» (мифическим камнем, материализующимся из молнии в воздухе). Учёные провели минералогический и химический анализы метеорита, однако этого недостаточно для того, чтобы подтвердить его космическую природу, а соответствующие астрономические открытия были совершены несколько десятилетий спустя. Поэтому академики были вынуждены либо признать реальность «грозового камня» из крестьянских поверий, либо проигнорировать тот факт, что метеорит упал с неба, и признать его земным минералом. Они выбрали второй, логичный вариант.

Первый рисунок метеорита, 1788

«Палласово железо» было найдено в 1773 году и описано как «самородное железо». Э. Хладни впервые научно обосновал идею о внеземном происхождении Палласового железа в книге 1794 года: «О происхождении найденной и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы». Эта работа легла в основу развившейся впоследствии науки — метеоритики, а железо-каменные метеориты такого класса стали называть палласитами.

Н. Г. Норденшёльд первым провёл химический анализ метеорита в 1821 году и установил единство земных и внеземных элементов.

В 1875 году метеорит упал в районе озера Чад (Центральная Африка) и достигал, по рассказам аборигенов, 10 метров в диаметре. После того как информация о нём достигла Королевского астрономического общества Великобритании, к нему была послана экспедиция (спустя 15 лет). По прибытии на место оказалось, что его уничтожили слоны, облюбовав его для того, чтобы точить бивни. Воронку уничтожили редкие, но обильные дожди[источник не указан 83 дня].

Изучением метеоритов занимались российские академики В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, известные энтузиасты исследования метеоритов П. Л. Драверт, Л. А. Кулик, Е. Л. Кринов и многие другие.

В АН СССР был создан специальный Комитет по метеоритам, который руководит сбором, изучением и хранением метеоритов — метеоритная коллекция.

В 2016 году сотрудники Института ядерной физики СО РАН создали рентгеновскую установку, с помощью которого можно исследовать внутреннюю структуру метеорита.

Формирование кратера

Образование ударного кратера

Средняя скорость, с которой метеориты врезаются в поверхность Земли, составляет около 20 км/с, а максимальная — около 70 км/с. Их кинетическая энергия превышает энергию, выделяющуюся при детонации обычной взрывчатки той же массы. Энергия, выделяющаяся при падении метеорита массой свыше 1 тыс. тонн, сравнима с энергией ядерного взрыва. Метеориты такой массы падают на Землю довольно редко.

При встрече метеорита с твёрдой поверхностью его движение резко замедляется, а вот породы мишени (места, куда он упал), наоборот, начинают ускоренное движение под воздействием ударной волны. Она расходится во все стороны от точки соприкосновения: охватывает полусферическую область под поверхностью планеты, а также движется в обратную сторону по самому метеориту (ударнику). Достигнув его тыльной поверхности, волна отражается и бежит обратно. Растяжения и сжатия при таком двойном пробеге обычно полностью разрушают метеорит. Ударная волна создаёт колоссальное давление — свыше 5 миллионов атмосфер. Под её воздействием горные породы мишени и ударника сильно сжимаются, что приводит к взрывному росту температуры и давления, в результате чего в окрестностях соударения горные породы нагреваются и частично плавятся, а в самом центре, где температура достигает 15 000 °C, — даже испаряются. В этот расплав попадают и твердые обломки метеорита. В результате после остывания и затвердевания на дне кратера образуется слой импактита (от англ. impact — «удар») — горной породы с весьма необычными геохимическими свойствами. В частности, она весьма сильно обогащена крайне редкими на Земле, но более характерными для метеоритов химическими элементами — иридием, осмием, платиной, палладием. Это так называемые сидерофильные элементы, то есть относящиеся к группе железа (греч. σίδηρος).

При мгновенном испарении части вещества происходит образование плазмы, что приводит к взрыву, при котором породы мишени разлетаются во все стороны, а дно вдавливается. На дне кратера возникает круглая впадина с довольно крутыми бортами, но существует она какие-то доли секунды — затем борта немедленно начинают обрушиваться и оползать. Сверху на эту массу грунта выпадает и каменный град из вещества, выброшенного вертикально вверх и теперь возвращающегося на место, но уже в раздробленном виде. Так на дне кратера образуется брекчия — слой обломков горных пород, сцементированных тем же материалом, но измельчённым до песчинок и пылинок. Столкновение, сжатие пород и проход взрывной волны длятся десятые доли секунды. Формирование выемки кратера занимает на порядок больше времени. А ещё через несколько минут ударный расплав, скрытый под слоем брекчии, остывает и начинает быстро затвердевать. На этом формирование кратера заканчивается.

При сильных столкновениях твёрдые породы ведут себя подобно жидкости. В них возникают сложные волновые гидродинамические процессы, один из характерных следов которых — центральные горки в крупных кратерах. Процесс их образования подобен появлению капли отдачи при падении в воду небольшого предмета. При крупных столкновениях сила взрыва столь велика, что выброшенный из кратера материал может даже улететь в космос. Именно так на Землю попали метеориты с Луны и с Марса, десятки которых обнаружены за последние годы.

Пиковые значения давлений и температур при столкновении зависят от энерговыделения, то есть скорости небесного тела, при этом часть выделившейся энергии преобразуется в механическую форму (ударная волна), часть — в тепловую (разогрев пород вплоть до их испарения); плотность энергии падает при удалении от центра соударения. Соответственно, при образовании астроблемы диаметром 10 км в граните соотношение испарённого, расплавленного и раздробленного материала составляет примерно 1:110:100; в процессе образования астроблемы происходит частичное перемешивание этих преобразованных материалов, что обуславливает большое разнообразие пород, образующихся в ходе ударного метаморфизма.

Согласно международной классификации импактитов (International Union of Geological Sciences, 1994 г.), импактиты, локализованные в кратере и его окрестностях, делятся на три группы (по составу, строению и степени ударного метаморфизма):

• импактированные породы — горные породы мишени, слабо преобразованные ударной волной и сохранившие благодаря этому свои характерные признаки;
• расплавные породы — продукты застывания импактного расплава;
• импактные брекчии — обломочные породы, сформированные без участия импактного расплава или с очень небольшим его количеством.

Осколки метеорита Каали

Восемь воронок разных размеров интриговали исследователей почти 100 лет. Ученые многих стран выдвигали десятки версий их происхождения, ломали копья в спорах и диспутах, приводили десятки аргументов в защиту своей гипотезы, пока наконец в 1927 году эстонский геолог И. А. Рейнвальд не доказал метеоритную природу кратеров.

В окрестностях были найдены и фрагменты метеоритного железа, правда, совсем немного — чуть более одного килограмма. Сейчас поблизости этого уникального места расположен городок Каали.

Еще один подобный кратер, но глубиной 170 м и размером в поперечнике 1200 м есть только в США, в штате Аризона. Его еще называют Ущельем Дьявола, и расположилось оно в красно-желтой степи, покрытой жалкими кустиками колючек. Для обзора нужно подняться на 50-метровый гребень, куда ведет асфальтовая дорога. Сам кратер окружен проволочным забором.

У ворот расположен магазинчик сувениров. Здесь же с экскурсантов взимают плату в восемь долларов США — за удовольствие и, очевидно, для укрепления дна и приманивания из космоса следующих метеоритов. Кратер представляет собой огромную воронку с плоским дном, в центре ее воткнут американский флаг, на который можно полюбоваться в подзорную трубу.

В окрестностях этого космического углубления было собрано много тысяч мелких осколков железного метеорита общим весом свыше 20 т, по другим сведениям — свыше 30 т. Весь же метеорит, несомненно, весил много тысяч тонн. Метеоритный кратер на Сааремаа в Эстонии хотя и меньше, но выглядит куда загадочней — и к тому же бесплатный.

А вот знаменитый Тунгусский метеорит, упавший 30 июня 1908 года в 65 км от эвенкийского поселка Ванавара в районе сибирской реки Подкаменная Тунгуска в Красноярском крае, ни кратера, ни осколков после себя не оставил. Почему? Ведь гигантские метеориты весом в тысячи тонн (а масса Тунгусского оценивается специалистами, по меньшей мере, в 100 тыс. т) должны врезаться в поверхность Земли, образуя значительные кратеры. В данном случае должна была образоваться воронка около полутора километров в поперечнике и несколько сот метров глубиной. Но ничего подобного не произошло.

Участники первой экспедиции под руководством профессора Леонида Кулика 1927 года увидели безжизненную равнину, обгорелые, сломанные, разбросанные во все стороны, словно спички, деревья. Ни кратера, ни эпицентра, ни каких-либо осколков предполагаемого метеорита эта экспедиция, равно как и многочисленные последующие, найти не смогла на всей огромной площади в 2000 км2.

Во время экспедиции 1962 года группа ученых под руководством профессора Флоренского просеивала почву в поисках микроскопических частиц, которые могли быть разбросаны при сгорании и измельчении тунгусского объекта. Их старания увенчались успехом. Ученые нашли узкую полоску космической пыли протяженностью 250 км, уходившую на северо-запад от места происшествия и состоявшую из магнетита (магнитного железняка) и стекловидных капель расплавленной горной породы.

Экспедиция обнаружила тысячи частиц из металлов и силикатов, что свидетельствовало о неоднородности состава тунгусского объекта. Десятилетиями специалисты разных стран выдвигали сотни гипотез по поводу таежного взрыва 30 июня 1908 года, но к единому мнению так и не пришли.

А в 2004 году участники научно-исследовательской экспедиции Сибирского общественного фонда «Тунгусский космический феномен» даже объявили, что в районе падения Тунгусского метеорита им удалось обнаружить остатки инопланетного технического устройства…

12 февраля 1947 года на Дальнем Востоке в отрогах Сихотэ-Алиня упал громадный метеорит массой около 70 т. За годы исследований учеными на месте его падения было обнаружено множество обломков, рассеянных по площади три квадратных километра, и более 100 кратеров.

Художник П. И. Медведев даже нарисовал картину «Падение Сихотэ-Алинского метеоритного дождя».

Следы внеземной органики в метеоритах

Поиск спор бактерий в каменных метеоритах начал Ч. Липман

Углистый комплекс

Углеродосодержащие (углистые) метеориты имеют одну важную особенность — наличие тонкой стекловидной коры, образовавшейся, по-видимому, под воздействием высоких температур. Эта кора является хорошим теплоизолятором, благодаря чему внутри углистых метеоритов сохраняются минералы, не выносящие сильного нагрева — например, гипс.
Таким образом стало возможным при исследовании химической природы подобных метеоритов обнаружить в их составе вещества, которые в современных земных условиях являются органическими соединениями, имеющими биогенную природу :

• Насыщенные углеводороды
  • Изопреноиды
  • н-Алканы
  • Циклоалканы
• Ароматические углеводороды
  • Нафталин
  • Алкибензолы
  • Аценафтены
  • Пирены
• Карбоновые кислоты
  • Жирные кислоты
  • Бензолкарбоновые кислоты
  • Оксибензойные кислоты
• Азотистые соединения
  • Пиримидины
  • Пурины
  • Гуанилмочевина
  • Триазины
  • Порфирины

Наличие подобных веществ не позволяет однозначно заявить о существовании жизни вне Земли, так как теоретически при соблюдении некоторых условий они могли быть синтезированы и абиогенно.

С другой стороны, если обнаруженные в метеоритах вещества и не являются продуктами жизни, то они могут быть продуктами преджизни — подобной той, какая существовала некогда на Земле.

«Организованные элементы»

При исследовании каменных метеоритов обнаруживаются так называемые «организованные элементы» — микроскопические (5-50 мкм) «одноклеточные» образования, часто имеющие явно выраженные двойные стенки, поры, шипы и т. д.

На сегодняшний день не является неоспоримым фактом, что эти окаменелости принадлежат останкам каких-либо форм внеземной жизни. Но, с другой стороны, эти образования имеют такую высокую степень организации, которую принято связывать с жизнью.

Кроме того, такие формы не обнаружены на Земле.

Особенностью «организованных элементов» является также их многочисленность: на 1г. вещества углистого метеорита приходится примерно 1800 «организованных элементов».

Классификация

Основная статья: Классификация метеоритов

Классификация по составу

Метеориты по составу делятся на три группы:

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов (Fe, Mg)₂[SiO₄] (от фаялита Fe₂[SiO₄] до форстерита Mg₂[SiO₄]) и пироксенов (Fe, Mg)₂Si₂O₆ (от ферросилита Fe₂Si₂O₆ до энстатита Mg₂Si₂O₆).

Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры — сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Хондры находятся в обломочной или мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько по кристаллическому строению. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий. Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием.

Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных (и планетных?) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты).

Железные метеориты состоят из железо-никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений.

Железо-силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений).

Ахондриты, железные и железо-силикатные метеориты относят к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше считалось, что все дифференцированные метеориты образовались в результате разрыва одного или нескольких крупных тел, например планеты Фаэтона. Однако анализ состава разных метеоритов показал, что с большей вероятностью они образовались из обломков многих крупных астероидов.

Ранее выделяли ещё тектиты, куски кремнистого стекла ударного происхождения. Но позже оказалось, что тектиты образуются при ударе метеорита о горную породу, богатую кремнеземом.

Кристаллы в метеоритах, образовавшиеся тогда, когда протопланетный диск только начал остывать, содержат гелий и неон.

Классификация по методу обнаружения

• падения (когда метеорит находят после наблюдения его падения в атмосфере);
• находки (когда метеоритное происхождение материала определяется только путём анализа);