Einschlagkraterbildung und Regolith

Der dominierende landschaftsformende Prozess auf luftleeren Himmelskörpern: Hochgeschwindigkeitseinschläge, die Krater ausheben, Gestein pulverisieren und Oberflächen mit Regolith bedecken.

Definition

Einschlagkraterbildung ist der geologische Prozess, bei dem Hochgeschwindigkeitskollisionen Krater ausheben und planetare Oberflächen modifizieren, und Regolith ist die lockere, durch Einschläge erzeugte Trümmerschicht, die dabei entsteht.

Scope

Dieses Thema behandelt die Physik von Hochgeschwindigkeitseinschlägen, die Bildungsstadien einfacher und komplexer Krater, Ejekta und Schockmetamorphose sowie die Verwendung von Kratergrößen-Häufigkeitsverteilungen zur Datierung planetarer Oberflächen. Es behandelt auch Regolith, die durch wiederholte Einschläge gebildete fragmentierte Trümmerschicht, und Weltraumverwitterung, die exponierte Oberflächen verändert. Die Anwendungen reichen von der lunaren und martianischen Chronologie bis zur Rolle großer Einschläge bei Massenextinktionen sowie bei der Lieferung und Entfernung von flüchtigen Stoffen.

Core questions

• Was sind die physikalischen Stadien eines Hochgeschwindigkeitseinschlags, vom Kontakt bis zum endgültigen Krater?
• Wie kann die Zählung von Kratern das Alter einer planetaren Oberfläche enthüllen?
• Wie baut und durchmischt wiederholter Einschlagbombardement Regolith im Laufe der Zeit?
• Welche Rolle haben große Einschläge in der planetaren und biologischen Geschichte gespielt?

Key theories

Kratermechanik

Ein Einschlag verläuft über Kontakt und Kompression, Ausgrabung durch einen schockgetriebenen Fluss und Modifikation durch Schwerkraft und Rückprall, wobei bei kleinen Größen einfache schüsselförmige Krater und bei großen Größen komplexe Krater mit Zentralbergen und Terrassen entstehen.

Kraterzählchronologie

Da sich Einschläge im Laufe der Zeit ansammeln, misst die Dichte der Krater auf einer Oberfläche ihr relatives Alter, und die Kalibrierung anhand radiometrisch datierter Mondproben wandelt Kraterzählungen in absolute Alter um, die im gesamten Sonnensystem anwendbar sind.

Einschlag-Extinktionshypothese

Ein großer Einschlag am Ende der Kreidezeit, belegt durch eine globale iridiumreiche Schicht, wird mit einem Massensterben in Verbindung gebracht, was die geologischen und biologischen Folgen der Kraterbildung verdeutlicht.

Mechanisms

Ein Impaktor schlägt mit Kilometern pro Sekunde ein, treibt Schockwellen an, die Ziel und Projektil komprimieren, schmelzen und verdampfen, und gräbt dann eine transiente Kavität aus, deren Wände und Boden unter der Schwerkraft kollabieren. Wiederholte Einschläge aller Größen zerschmettern und überlagern Oberflächenmaterial und bilden einen Regolith, der durch Mikrometeoriten-„Gardening“ und Sonnenwind-Weltraumverwitterung weiter verdunkelt und gerötet wird.

Clinical relevance

Die Kraterzählung liefert den primären Chronometer für Oberflächen ohne zurückgeführte Proben, und Einschlagprozesse liefern und verteilen flüchtige Stoffe neu, legen unterirdisches Material frei und verursachen gelegentlich planetenverändernde Katastrophen.

History

Shoemaker etablierte die Einschlagkraterbildung Mitte des 20. Jahrhunderts als rigorosen geologischen Prozess, indem er den Meteor Crater und lunare Krater mit Hochgeschwindigkeitseinschlägen statt mit Vulkanismus in Verbindung brachte. Apollo-Proben kalibrierten die lunare Kraterchronologie, und die Alvarez-Iridium-Entdeckung von 1980 verband einen riesigen Einschlag mit der Kreide-Tertiär-Extinktion, wodurch Einschläge als Akteure des planetaren und biologischen Wandels zementiert wurden.

Debates

Realität und Zeitpunkt eines Späten Schweren Bombardements

Es wird diskutiert, ob das innere Sonnensystem vor etwa 3,9 Milliarden Jahren einen diskreten Anstieg von Einschlägen oder einen stetig abnehmenden Fluss erlebte, was die Kalibrierung der Kraterchronologie beeinflusst.

Key figures

• H. Jay Melosh
• Eugene Shoemaker
• Walter Alvarez
• Luis Alvarez

Seminal works

• melosh1989
• alvarez1980

Frequently asked questions

Wie bestimmen Wissenschaftler das Alter einer Planetenoberfläche?

Durch das Zählen von Einschlagkratern: Ältere Oberflächen sammeln mehr Krater an, und die durch Apollo-Proben kalibrierte lunare Kraterrate ermöglicht es Forschern, absolute Alter an anderen Orten abzuschätzen.

Was ist Regolith?

Es ist die Schicht aus losem, zerbrochenem Gestein und Staub, die luftleere Himmelskörper bedeckt und durch unzählige Einschläge entsteht, die die Oberfläche im Laufe der Zeit zermahlen und umwälzen.