Einschlagkrater

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Gosses-Bluff-Krater, Australien

Ein Einschlagkrater (auch Impaktkrater genannt) ist eine zumeist annähernd kreisförmige Senke auf der Oberfläche eines erdähnlichen Planeten oder eines ähnlich festen Himmelskörpers, die durch den Einschlag – den Impakt – eines anderen Körpers wie eines Asteroiden oder eines hinreichend großen Meteoroiden entsteht. Nach den gefundenen Resten solcher Impaktoren, den Meteoriten, spricht man auch von einem Meteoritenkrater.[1][2][3] Für Einschlagkrater auf der Erde hat der US-amerikanische Geophysiker Robert S. Dietz 1960 die Bezeichnung Astroblem („Sternwunde“) vorgeschlagen, die sich im Deutschen, teilweise aber auch im französischen Astroblème (zum Beispiel Astroblème de Rochechouart-Chassenon) eingebürgert hat.

Allgemeines[Bearbeiten]

Alle Himmelskörper des Sonnensystems mit fester Oberfläche besitzen solche Krater. Der Mond ist von Einschlagkratern übersät. Auf der Erde, deren Oberfläche ständigen Veränderungen durch Erosion, Sedimentation und geologische Aktivität unterworfen ist, lassen sich Einschlagkrater nicht so leicht erkennen wie auf davon nicht oder weniger betroffenen Himmelskörpern. Ein extremes Beispiel dafür ist Io, ein erdmondgroßer Satellit des Jupiter, dessen Oberfläche aufgrund großer Gezeitenkräfte von sehr aktivem Vulkanismus geprägt ist und dadurch so gut wie keine Einschlagkrater besitzt.

Entstehung[Bearbeiten]

Entstehung eines Kraters mit zentraler Ringstruktur
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Simulation eines Einschlags im Labor

Kleinere Meteoroide, die sich auf einem Kollisionskurs mit der Erde befinden, verglühen oder zerplatzen in der Erdatmosphäre und fallen als kleine Bruchstücke zu Boden. Größere Objekte, ab einem Durchmesser von etwa 50 Metern, können die Erdatmosphäre durchdringen und den Boden mit Geschwindigkeiten von 12 bis 70 Kilometern in der Sekunde erreichen. Daher werden solche Einschläge als Hochgeschwindigkeitseinschläge bezeichnet. Da die kinetische Energie dabei durch starke Kompression des Materials beider Körper in Sekundenbruchteilen in thermische Energie umgewandelt wird, kommt es zu einer Explosion. Das umliegende Material wird weggesprengt, und es entsteht, unabhängig vom Einschlagwinkel, gleich einem Explosionskrater, eine kreisrunde Senke, an deren Rändern das ausgeworfene Material einen Wall bildet. Um den Krater herum findet sich ausgeworfenes Material, die sogenannten Ejekta. Diese Ejekta können Sekundärkrater um den primären Krater hervorrufen.

Einfache und komplexe Krater[Bearbeiten]

Einfacher Krater und Krater mit Zentralberg (einfachster komplexer Krater)

Kleinere Krater haben im Allgemeinen eine schüsselartige Form und werden als einfache Krater bezeichnet. Ab einer bestimmten Größe, die umgekehrt proportional zur Schwerkraft am jeweiligen Himmelskörper abnimmt und außerdem vom Zielgestein abhängt, entstehen komplexe Krater. Auf dem Mond liegt dieser Grenzdurchmesser bei 15 bis 20 km, auf der Erde bei 2 bis 4 km. Mit zunehmendem Durchmesser des Kraters bildet sich zunächst ein Zentralberg, der dann zur zentralen Ringstruktur wird, schließlich entsteht eine Multiringstruktur. Diese kann als innersten Ring im Grenzfall auch einen Zentralberg enthalten. Ursache ist das Rückfedern des Kraterbodens, das zunächst einen Zentralberg in der Kratermitte bildet und das anschließende Kollabieren dieses instabil tiefen Primärkraters. Dieses findet innerhalb weniger Minuten nach dem Einschlag im Bereich der bereits von der Stoßwelle zertrümmerten Kraterumgebung statt. Der Kraterdurchmesser vergrößert sich dabei erheblich.

Manche Mondkrater zeigen auch terrassenartige Absenkungen, die wie bei einem Einbruchsbecken durch allmähliches Nachgeben der Gesteinskruste entstehen.

Kraterentstehungsphasen[Bearbeiten]

Kontakt und Kompression[Bearbeiten]

Beim Aufprall beginnt die Kontakt- und Kompressionsphase, bei der sich eine Stoßwelle mit Überschallgeschwindigkeit vom 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 die Hochdruckmodifikation Coesit oder Stishovit umgewandelt werden. Viele weitere stoßwelleninduzierte Veränderungen treten beim Durchlauf der Stoßwelle im Impaktor als auch im Zielkörper auf, und einige dieser Veränderungen können als Diagnosemittel verwendet werden, um nachzuweisen, ob eine bestimmte geologische Struktur durch einen Impakt entstanden ist oder nicht.

Exkavation[Bearbeiten]

Anschließend folgt die sogenannte Exkavationsphase (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[Bearbeiten]

In den meisten Fällen ist der transiente Krater (Übergangskrater), der das Ende der Exkavationsphase markiert, nicht stabil. Es beginnt die Modifikationsphase, die den transienten Krater kollabieren lässt.

In einfachen Kratern wird die ursprüngliche Aushöhlung durch Brekzie, 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 wird komplexer Krater genannt. 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 durch elastisches 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 der transiente und nicht der finale Krater als Maß für die Energie und Größe des Impaktereignisses verwendet.

Große und bekannte Einschlagkrater[Bearbeiten]

Krater der Erde[Bearbeiten]

Barringer-Krater, Arizona, USA

Auf der Erde sind neben zahlreichen kleineren Einschlagkratern über 100 Gebilde mit Durchmessern von 5 bis 200 km entdeckt worden. Allerdings trifft die Bezeichnung Krater für viele der aufgezählten Strukturen nicht mehr zu, da der eigentliche Krater durch Erosion längst abgetragen wurde (Beispiel Vredefort-Krater) oder vollständig von jüngeren Sedimenten überdeckt wurde (Beispiel Chicxulub-Krater). Man spricht dann allgemeiner von einer Impaktstruktur.

  • Der größte verifizierte Einschlagkrater der Erde ist der Vredefort-Krater nahe dem Witwatersrand-Gebirge bei Vredefort in Südafrika. 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 Einschlagkrater ist das Sudbury-Becken in Ontario (Kanada), das etwa 200 bis 250 km Durchmesser hat und geschätzte 1,85 Milliarden Jahre alt ist.
  • Der Chicxulub-Krater in Yucatán (Mexiko) hat einen Durchmesser von etwa 200 km. Der dortige Einschlag eines Himmelskörpers vor etwa 65 Millionen Jahren soll durch globale Tsunamis, Waldbrände und die daraus resultierende Verunreinigung der Atmosphäre die Dinosaurier und viele andere Spezies ausgelöscht haben.
  • Der Manicouagan-Krater in Québec (Kanada) entstand durch den Einschlag eines Himmelskörpers vor 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 der Popigai-Krater in Nordsibirien, der bei einem Alter von rund 35 Millionen Jahren ebenfalls einen Durchmesser von rund 100 Kilometern aufweist.
  • Der Siljan-Krater in Schweden, der vor rund 360 Millionen Jahren entstand, ist mit mindestens 50 km Durchmesser der größte Einschlagskrater Europas.
  • Zwei Einschlagkrater in Deutschland sind das Nördlinger Ries in Bayern, das etwa 24 km Durchmesser aufweist und vor ca. 14,6 Millionen Jahren entstand, und das 40 km entfernte Steinheimer Becken in Baden-Württemberg.[4] Beide Krater besitzen einen Zentralberg. Man geht davon aus, dass die beiden Krater zur gleichen Zeit entstanden sind, vielleicht sogar durch das gleiche Ereignis (dem so genannten Ries-Ereignis, vermutlich durch einen zerborstenen Asteroiden).
  • Der sehr bekannte Barringer-Krater (auch einfach nur Meteor Crater genannt), 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 von Arizona (USA). Aufgrund der geringen Erosion befindet er sich in einem gut erhaltenen Zustand. Er ist ein typisches Beispiel für einen einfachen Krater ohne Zentralberg.
  • Der Silverpit-Krater wurde 2001 in der Nordsee entdeckt und weist – obschon nur 2,4 Kilometer durchmessend – eine den Krater umgebende Struktur aus konzentrischen Ringen auf, die sich in bis zu 10 Kilometer 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 der Wilkeslandkrater unter 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 Einschlagkrater handelt.
  • Vor weniger als 5000 Jahren entstand im südwestlichen Ägypten beim Einschlag des nickelreichen Eisenmeteoriten „Gebel Kamil“ vom Typ Ataxit der sehr gut erhaltene Krater Kamil mit 45 Metern Durchmesser und ausgeprägter Strahlenstruktur.

Weitere Impaktstrukturen der Erde[Bearbeiten]

Krater anderer Himmelskörper[Bearbeiten]

Multiring-Impaktbecken Valhalla auf Jupiters Mond Kallisto
Herschel-Krater auf Saturns Mond Mimas
  • Auf dem Mond kennt man etwa 60.000 Krater mit über 1 km Durchmesser. Die größeren (etwa 100 bis 300 km) werden Ringgebirge bzw. Wallebenen genannt (siehe auch: Liste der Krater des Erdmondes).
  • Das Südpol-Aitken-Becken ist mit 2240 km Durchmesser der größte Krater auf dem Mond und nimmt einen beachtlichen Teil seines Durchmessers ein.
  • Die nördliche Tiefebene auf dem Mars ist mit 8.000 × 10.000 km die größte bekannte Impaktstruktur des Sonnensystems.
  • Hellas Planitia ist mit 2100 × 1600 km Durchmesser einer der größten Einschlagkrater auf dem Mars und ist über 8 km tief (siehe auch: Liste der Marskrater).
  • Caloris Planitia ist mit etwa 1340 km Durchmesser der größte Einschlagkrater auf dem Merkur (siehe auch: Liste der Merkurkrater).
  • Die Valhalla-Impaktstruktur auf dem Jupitermond Kallisto hat 600 km Durchmesser und ist von konzentrisch verlaufenden Ringen bis in eine Entfernung von fast 3000 km umgeben.
  • Mead ist mit etwa 280 km Durchmesser der größte Einschlagkrater auf der Venus.
  • Herschel ist mit etwa 130 km Durchmesser und bis 10 km Tiefe der größte Krater auf dem Saturnmond Mimas. Der Einschlag hätte den nur 400 km großen Mond fast zerstört.
  • Der nur 13 × 30 km messende Kleinplanet (433) Eros trägt auf seiner Schmalseite einen 6 km großen Krater. Wieso Eros bei dem Aufschlag nicht zerbrach, ist noch unklar.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • 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

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Einschlagkrater – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Meteoritenkrater – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Bevan M. French: Traces of Catastrophe - A Handbook of shock-metamorphic effects in terrestrial meteorite impact structures Lunar and Planetary Inst., Houston 1998 pdf online, 19.7 MB lpi.usra.edu, abgerufen am 17. Februar 2011
  2. Christian Koeberl: Mineralogical and geochemical aspects of impact craters. Mineralogical Magazine; Oktober 2002; v. 66; no. 5; p. 745-768; DOI: 10.1180/0026461026650059 Abstract
  3. Christian Koeberl: Remote sensing studies of impact craters - how to be sure? C. R. Geoscience 336 (2004) 959–961, pdf online abgerufen am 17. Februar 2011
  4. Johannes Baier: Zur Herkunft und Bedeutung der Ries-Auswurfprodukte für den Impakt-Mechanismus. ogv-online.de, abgerufen am 14. April 2011