Dodano: 22 styczeń 2020r.

Zidentyfikowano najstarszy krater uderzeniowy na Ziemi

W Australii odnaleziono najstarszy na świecie krater uderzeniowy. Według badaczy, upadek meteorytu, który doprowadził do powstania krateru Yarrabubba, nastąpił ponad dwa miliardy lat temu i prawdopodobnie zakończył okres jednego z największych zlodowaceń na Ziemi.

krater Yarrabubba

 

Uderzenie meteorytu wytworzyło krater o średnicy 70 kilometrów, który znany jest pod nazwą Yarrabubba. Znajduje się w zachodniej części Australii. Naukowcy z Curtin University oraz  Imperial College London ustalili jego wiek. Według nich, uderzenie kosmicznej skały w naszą planetą nastąpiło 2,229 miliarda lat temu, co czyni krater Yarrabubba najstarszym znanym kraterem uderzeniowym na świecie.

W naszą planetę od początku jej istnienia uderzają asteroidy. Dzięki stale zmieniającej się powierzchni Ziemi do dzisiaj pozostało niewiele blizn po tych uderzeniach. Ale we względnie stabilnym krajobrazie Australii znajduje się prawdopodobnie najstarsza z nich. - Wiemy o tym kraterze od prawie 20 lat, ale nikt nie zdawał sobie sprawy, że jest on taki stary – powiedział Aaron Cavosie z Curtin University w Australii. Wyniki badań zespołu naukowców ukazały się na łamach pisma „Nature Communications”.

Krater Yarrabubba

Uczeni zidentyfikowali do tej pory około 190 dużych kraterów po uderzeniach meteorytów. Jednak w przypadku tylko kilku z nich znany jest ich wiek. Wśród nich jest krater Yarrabubba. - Jest o 200 milionów lat starszy od najstarszego znanego krateru. Do tej pory palmę pierwszeństwa dzierżył ponad 200-kilometrowy krater Vredefort Dome w Republice Południowej Afryki - powiedział Timmons Erickson z Curtin University, współpracujący także z NASA.

Ustalenie wieku uderzenia meteorytu w naszą planetę, szczególnie takiego, który zostawił po sobie krater o średnicy kilkudziesięciu lub kilkuset kilometrów, jest niezwykle istotne ze względu na wpływ, jaki te uderzenia wywarły na rozwój środowiska i historię Ziemi. Można tu przytoczyć uderzenie dużej asteroidy w półwysep Jukatan 66 milionów lat temu, co w doprowadziło do wyginięcia dinozaurów.

- Naukowcy zastanawiają się, w jaki sposób uderzenia meteorów mogą odnosić się do formowania kontynentów. Chcielibyśmy również wiedzieć, kiedy częstotliwość uderzeń meteorów spadła do punktu, w którym życie mogło powstać i rozwijać się. To są wielkie pytania - powiedział Erickson.

Zważając na to, że Ziemia liczy sobie 4,5 miliarda lat, uderzenie kosmicznej skały, które pozostawiło po sobie krater Yarrabubba, nastąpiło mniej więcej w połowie jej obecnego wieku. Krater jest tak stary, że obecnie nie przypomina typowych kraterów uderzeniowych. Wyraźne krawędzie czy charakterystyczne wypiętrzenie w centrum i inne cechy niegdyś definiujące ogromny krater zatarły się z biegiem czasu w wyniku oddziaływania sił naturalnych – wiatrów, deszczów czy ruchów płyt tektonicznych.

Jak ustalić wiek krateru uderzeniowego?

Uczeni określili wiek krateru na podstawie badań skał wokół miejsca uderzenia. Siła uderzenia zostawiła w skałach ślad, który nie uległ zatarciu przez miliardy lat. - Po tym, jak fala uderzeniowa przechodzi przez skały, są one ściskane jak sprężyna. Kiedy następuje rozprężenie, natychmiast nagrzewają się do temperatur wyższych niż te występujące w wulkanie. To powoduje, że niektóre skały w centrum uderzenia parują, podczas gdy inne topią się w wysokiej temperaturze, często ponad 2000 stopni Celsjusza – wyjaśnił Cavosie.

Uczeni wykorzystali mikroskop elektronowy, by przyglądnąć się próbkom skał znalezionym w okolicy krateru. Interesowały ich szczególnie maleńkie kryształy cyrkonu i monacytu - każdy o szerokości ludzkiego włosa - z teksturami wskazującymi, że zostały podgrzane do bardzo wysokich temperatur przez potężne uderzenie.

Wspomniane minerały zawierają niewielkie ilości uranu, który stopniowo rozpada się na ołów. Tempo tego rozpadu jest znane badaczom. Jednak kiedy takie minerały są poddane potężnym siłom i temperaturom, jak w przypadku uderzenia asteroidy, tracą ołów, który jakiś czas po uderzeniu znów zaczyna się gromadzić. Zatem mierząc izotopy uranu i ołowiu w tych minerałach, możemy obliczyć, kiedy zaczęły się gromadzić, czyli ile czasu minęło od uderzenia. Korzystając ze spektrometrii mas uczeni stwierdzili, że do uderzenia doszło 2,229 miliarda lat temu +/- 5 milionów lat.

- Wspaniałą rzeczą w tym projekcie jest to, że pokazuje, w jaki sposób można określić wiek starożytnych, głęboko zerodowanych kraterów - powiedział Erickson.

Upadek meteorytu zakończył okres Ziemi śnieżki?

Niezwykle intrygujące jest to, że przybliżony czas uderzenia zbiega się z poważną zmianą klimatu na Ziemi. Nasza planeta była wówczas w okresie proterozoiku i życie w tym czasie składało się z prostych, wielokomórkowych organizmów. Te proste bakterie już powoli zaczynały zmieniać skład atmosfery, wcześniej zdominowanej przez dwutlenek węgla i metan. Atmosfera Ziemi stopniowo ulegała dotlenieniu.

W miarę wzrostu poziomu tlenu spadła temperatura. Potem pojawił się lód, pogrążając Ziemię w swoim uścisku na długi czas. To tzw. zlodowacenie hurońskie. W innych badaniach uczeni ustalili, że miało miejsce około 2,45–2,22 miliarda lat temu. Cała Ziemia była wtedy skuta lodem, co bywa określane terminem Ziemi śnieżki.

Badacze uważają, że Ziemia była całkowicie pokryta lodem, gdy doszło do uderzenia kosmicznej skały odpowiedzialnej za krater Yarrabubba. Aby zrozumieć wpływ uderzenia dużej asteroidy w świat pokryty lodem, zastosowali modele komputerowe oparte na fizyce fal uderzeniowych. Chcieli w ten sposób oszacować, ile lodu trafiłoby do atmosfery w postaci pary wodnej. Jak się okazuje, całkiem sporo.

Wyniki pokazują, że jeśli asteroida o średnicy 7 kilometrów uderzyła w lód o grubości 5 kilometrów, to do atmosfery mogło dostać się od 90 do nawet 5 bilionów ton pary wodnej.

Para wodna jest silnym gazem cieplarnianym, ale, jak przyznali naukowcy, zbyt mało wiemy o ówczesnej Ziemi, by móc wiarygodnie oszacować zmiany klimatu, które nastąpiły w wyniku uderzenia. Z pewnością klimat się ocieplił. To oczywiście tylko potencjalny scenariusz. Dokładne warunki klimatyczne panujące wówczas na naszej planecie są nadal przedmiotem dyskusji. Mimo to autorzy publikacji twierdzą, iż biorąc pod uwagę, że ziemska atmosfera zawierała wtedy jedynie ułamek dzisiejszego tlenu, istnieje możliwość, że nagłe uwolnienie ogromnych ilości pary wodnej do atmosfery, mogło mieć ogromne znaczenie w skali globalnej.

 

Źródło: Science Alert, The Conversation, fot. Curtin University