Die ältesten Einschlagskrater der Erde verschwinden

Die ältesten Krater der Erde könnten Wissenschaftlern wichtige Informationen über die Struktur der frühen Erde und die Zusammensetzung von Körpern im Sonnensystem liefern und bei der Interpretation von Krateraufzeichnungen auf anderen Planeten helfen. Laut einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde, können Geologen sie jedoch nicht finden und werden es vielleicht auch nie schaffen Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten.

Geologen haben Hinweise auf Einschläge gefunden, etwa Auswurfmaterial (weit vom Einschlag weggeschleudertes Material), geschmolzenes Gestein und Hochdruckmineralien aus der Zeit vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren. Aber die tatsächlichen Krater von vor so langer Zeit sind immer noch schwer fassbar. Die ältesten bekannten Einschlagstrukturen des Planeten, wie Wissenschaftler diese massiven Krater nennen, sind erst etwa 2 Milliarden Jahre alt. Uns fehlen zweieinhalb Milliarden Jahre alte Megakrater.

Laut Matthew S. Huber, einem Planetenwissenschaftler an der University of the Western Cape in Südafrika, der Einschlagstrukturen untersucht und die neue Studie leitet, sind der stetige Lauf der Zeit und der unerbittliche Erosionsprozess für die Lücke verantwortlich.

„Es ist fast ein Zufall, dass die alten Strukturen, die wir haben, überhaupt noch erhalten sind“, sagte Huber. „Es gibt viele Fragen, die wir beantworten könnten, wenn wir diese älteren Krater hätten. Aber das ist die normale Geschichte in der Geologie. Wir müssen eine Geschichte aus dem machen, was verfügbar ist.“

Geologen können manchmal versteckte, vergrabene Krater mithilfe geophysikalischer Werkzeuge wie seismischer Bildgebung oder Schwerkraftkartierung entdecken. Sobald sie potenzielle Impaktstrukturen identifiziert haben, können sie nach physischen Überresten des Impaktprozesses suchen, um dessen Existenz zu bestätigen, wie zum Beispiel Auswurf und Impaktmineralien.

Die große Frage für Huber und sein Team war, wie viel von einem Krater durch Erosion weggeschwemmt werden kann, bevor die letzten verbleibenden geophysikalischen Spuren verschwinden. Geophysiker haben vorgeschlagen, dass eine vertikale Erosion von 10 Kilometern (6,2 Meilen) selbst die größten Impaktstrukturen zerstören würde, dieser Schwellenwert wurde jedoch noch nie vor Ort getestet.

Um das herauszufinden, gruben die Forscher in eine der ältesten bekannten Einschlagstrukturen des Planeten: den Vredefort-Krater in Südafrika. Die Struktur hat einen Durchmesser von etwa 300 Kilometern (186 Meilen) und entstand vor etwa 2 Milliarden Jahren, als ein Impaktor mit einem Durchmesser von etwa 20 Kilometern (12,4 Meilen) auf den Planeten prallte.

Der Impaktor schlug mit solcher Energie ein, dass Kruste und Mantel an der Stelle, an der der Aufprall stattfand, aufstiegen und eine langfristige Kuppel hinterließen. Weiter vom Zentrum entfernt ragten Felskämme in die Höhe, Mineralien verwandelten sich und Gestein schmolz. Und dann nahm die Zeit ihren Lauf und erodierte in zwei Milliarden Jahren etwa 10 Kilometer (6,2 Meilen) von der Oberfläche in die Tiefe.

Heute sind an der Oberfläche nur noch ein Halbkreis aus niedrigen Hügeln südwestlich von Johannesburg übrig, der das Zentrum der Struktur markiert, sowie einige kleinere, verräterische Spuren des Einschlags. Das Bullseye, das durch die Anhebung des Mantels verursacht wird, erscheint in Schwerkraftkarten, aber jenseits des Zentrums fehlen geophysikalische Beweise für den Einschlag.

„Dieses Muster ist eine der letzten geophysikalischen Signaturen, die noch erkennbar sind, und das kommt nur bei den größten Impaktstrukturen vor“, sagte Huber. Da nur noch die tiefsten Schichten der Struktur übrig sind, sind die anderen geophysikalischen Spuren verschwunden.

Aber das ist in Ordnung, denn Huber wollte wissen, wie zuverlässig diese tiefen Schichten sowohl aus mineralogischer als auch aus geophysikalischer Sicht für die Aufzeichnung antiker Einschläge geeignet sind.

„Durch Erosion verschwinden diese Strukturen von oben“, sagte Huber. „Also sind wir von unten nach oben vorgegangen.“

Die Forscher beprobten Gesteinskerne auf einem 22 Kilometer (13,7 Meilen) langen Abschnitt und analysierten deren physikalische Eigenschaften. Dabei suchten sie nach Unterschieden in der Dichte, Porosität und Mineralogie zwischen impaktierten und nicht impaktierten Gesteinen. Sie modellierten auch das Einschlagereignis und seine Auswirkungen auf die Gesteins- und Mineralphysik und verglichen dies mit dem, was sie in ihren Proben sahen.

Was sie fanden, war für die Suche nach den ältesten Kratern der Erde nicht ermutigend. Während einige Einschlagschmelzen und Mineralien zurückblieben, waren die Gesteine ​​in den Außenkämmen der Vredefort-Struktur bei Betrachtung durch eine geophysikalische Linse im Wesentlichen nicht von den sie umgebenden Gesteinen ohne Einschläge zu unterscheiden.

„Das war nicht ganz das Ergebnis, das wir erwartet hatten“, sagte Huber. „Der Unterschied, wo es überhaupt einen gab, war unglaublich gering. Es hat eine Weile gedauert, bis wir die Daten wirklich verstanden haben. Zehn Kilometer Erosion und alle geophysikalischen Beweise für den Einschlag verschwinden einfach, selbst bei den größten Kratern“, bestätigte er was Geophysiker hatten zuvor geschätzt.

Die Forscher fingen Vredefort gerade noch rechtzeitig; Wenn viel mehr Erosion auftritt, wird die Impaktstruktur verschwinden. Die Wahrscheinlichkeit, vergrabene Einschlagstrukturen von vor mehr als zwei Milliarden Jahren zu finden, sei gering, sagte Huber.

„Um einen archaischen Einschlagskrater bis heute zu erhalten, müsste er wirklich ungewöhnliche Erhaltungsbedingungen erlebt haben“, sagte Huber. „Aber die Erde ist voller ungewöhnlicher Bedingungen. Vielleicht gibt es also irgendwo etwas Unerwartetes, und deshalb suchen wir weiter.“

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung von Eos, gehostet von der American Geophysical Union, erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier.