Doppelschlag!

BLOG: Mente et Malleo

Mit Verstand und Hammer die Erde erkunden
Mente et Malleo

Asteroiden kommen in unserem Sonnensystem gerne im Doppelpack einher. Mittlerweile kennt man einige der kleinen Himmelskörper, die sich einen eigenen, noch kleineren Mond leisten, so wie zum Beispiel der Asteroid Ida, der selber knappe 60 x 25 x 18 Kilometer misst,  aber von einem rund 1,4 Kilometer durchmessenden Mond namens Dactyl begleitet wird. Manchmal mögen auch zwei einander begleitende Asteroiden regelrecht miteinander verschmelzen, wie es für den Asteroiden Itokawa angenommen werden könnte.

Clearwter lakes Kanada
Die Clearwater Lakes, wie sie sich dem Auge des Satelliten am 29. Juni 2013 präsentierten. Das kleine weiße Rechteck zeigt den Ausschnitt der Vergrößerung unten. NASA Earth Observatory images by Jesse Allen and Robert Simmon, using Landsat 8 data from the USGS Earth Explorer.

Wenn sich zwei Asteroiden so eng begleiten, dann teilen sie auch das selbe Schicksal, zum Beispiel, wenn ihnen ein Planet in den Weg gerät. Daher ist es auch nicht verwunderlich, dass viele Krater durchaus darauf hindeuten, dass hier zwei Himmelskörper parallel eingeschlagen sein könnten. Zuletzt hatte man ein vergleichbares Szenario sogar für den Chicxulub-Krater vorgeschlagen.

 

Craterstructure
Einfacher und komplexer Krater, schematische Darstellung. By NASA [Public domain], via Wikimedia Commons

Das vielleicht eindrucksvollste Beispiel eines Doppeleinschlags auf der Erde stellen vermutlich die Clearwater Lakes in Kanada dar. Vor rund 290 Millionen Jahren, am Ende des Perm,  schlugen hier zwei Asteroiden in den kanadischen Schild ein und hinterließen zwei komplexe Krater, die sich uns heute mit einem Durchmesser von 26 (östlicher) und 36 (westlicher) Krater. Die Bezeichnung Clearwater Lakes ist in einer Hinsicht irreführend, da es sich eigentlich um einen zusammenhängenden See handelt und die beiden Teilseen nur durch eine Kette von Inseln voneinander getrennt sind. Der Zwillingskrater ist vom Weltraum aus gut zu erkennen und ein entsprechend beliebtes Fotomotiv. Die hier gezeigte Aufnahme stammt vom Operational Land Imager des heute vor einem Jahr gestarteten Satelliten Landsat 8 Satelliten (Happy Birhday…), aufgenommen am 29 Juni 2013.

Die beiden Krater sind komplexe Krater. Während kleinere Krater meist eine schlichte Schüsselform besitzen, zeigen die Spuren größerer Himmelskörper meist einen komplizierteren Aufbau. das liegt an den enormen Kräften, die bei einem großen Einschlag frei werden.  Bei unseren Zwillingskratern ist sehr schön ein zentraler Berg zu erkennen. OK, eigentlich zu erkennen nur beim westlichen, größeren, und da ist er ein Inselring. Beim kleineren östlichen ist er durch Tiefenmessungen nachgewiesen, wird aber vor unseren Augen durch das Wasser verborgen. Es mag widersinnig erscheinen, dass ausgerechnet im Zentrum eines Einschlagkraters ein Berg steht, aber wie man an sehr vielen Kratern sehen kann, ist das oftmals so. Das liegt grob gesagt an zwei Faktoren. Zum einen werden bei der Entstehung des Kraters die Kraterwände so sehr übersteilt, dass sie zusammenbrechen und in den frischen Krater hinein rutschen. Zum anderen federt das unter dem Krater liegende Gestein nach dem Durchgang der Druckwelle elastisch zurück. Wie passt denn nun aber der Inselring des größeren Kraters in dieses Bild?

Hier waren die Verhältnisse noch etwas verschrobener. Der zentrale Berg dieses Kraters wurde so steil, dass er schließlich unter seinem eigenen Gewicht zusammenbrach und dabei einen inneren Ring bildete.

Ries Impact de
Animation eines großen Einschlags, hier der Ries Impakt (ich liebe den Begriff) und anschließende Bildung eines komplexen Kraters. By User:Vesta (Own work) [GFDL or CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons
 Zum Zeitpunkt des Einschlags der beiden Himmelskörper lag das Gebiet in der Nähe des Äquators. In Folge der Plattentektonik ist der kanadische Schild immer weiter in Richtung Norden gewandert. Während das Klima im Laufe der Erdgeschichte kälter wurde, haben sich wiederholt große Eisschilde über den kanadischen Schild geschoben. Auch diese geologischen Ereignisse haben vom Weltraum aus sichtbare Folgen gehabt. So wurde zum Beispiel der fruchtbare Oberboden und die Verwitterungsschicht abgetragen.

Clearwter lakes Kanada
Vergrößerung der Region im weißen Rechteck von oben. Die Unterschiede der spärlichen Vegetation zu Grundgebirge und Wasser sind gut zu erkennen. Ebenso die lineare Verteilung der Wasserflächen, die in meinen Augen auf Störungslinien im kanadischen Grundgebirge zurückzuführen sind, die vom Gletscher ausgetieft wurden. NASA Earth Observatory images by Jesse Allen and Robert Simmon, using Landsat 8 data from the USGS Earth Explorer.

Die erosive Tätigkeit der ehemaligen Gletscher zeigt sich heute nicht nur im Fehlen einer dichten Vegetationsdecke, der es schlicht an Oberboden mangelt, sondern sie schufen auch die vielen kleinen Seen und Kanäle, mit denen der kanadische Schild reichlich gesegnet erscheint. Wenn man die untere, vergrößerte Aufnahme anschaut, so erkennt man, dass viele der Seen und Gräben in klar definierten Linien liegen. Hier wurden vermutlich Störungen und Schwächezonen im Grundgebirge vom Gletscher vertieft und sichtbar gemacht. Für Geologen hat das durchaus etwas gutes, denn allzu oft wird die unterlagernde Geologie von (aus geologischer Sicht) störender Vegetation verdeckt. Im Fall des kanadischen Schildes wurden so nicht nur die beiden wunderschönen Krater von jeglicher jüngeren Überdeckung befreit, sondern auch gleichzeitig noch einige der wohl ältesten Gesteine der Erde.

Gunnar Ries

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

16 Kommentare

    • Hallo Karl,

      seit wann siezt du mich eigentlich? 😎

      Stimmt, das Nördlinger Ries und das Steinheimer Becken hatte ich diesmal garnicht erwähnt, aber wenn ich mich recht erinnere, hatte ich das schonmal irgendwo aufgezählt, vermutlich beim Chicxulub-Beitrag.

      Hatte ich schon erwähnt, dass ich den Begriff “Ries Ereignis” großartig finde? Ich hatte während meiner Studentenzeit an der Uni an meiner Zimmertür eine Abbildung des Straßenschildes mit der Aufschrift “Erholungsgebiet Ries” kleben.

  1. In der <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_impact_craters_on_Earth"Liste der Impaktkrater mit mehr als 20 km Durchmesser gibt es je einen Eintrag für Clearwater Ost und Clearwater West. Es scheint nur gerade etwa 50 Impaktkrater grösser als 20 km Durchmesser zu geben (und weniger als 10 mit mehr als 100 km) und keiner der bekannten Krater ist deutlich älter als 2 Milliarden Jahre. Nun, es wird wohl auch viele Einschläge im Ozean geben, deren Lokation man noch nicht kennt und dass es keine Krater älter als 2 Milliarden Jahre gibt, weist wohl eher darauf hin, dass die Kontinente sich in dieser Zeit so stark verändert haben, dass man ältere Krater nicht mehr findet.
    Wenn man diese Fakten berücksichtigt kommt man zum Schluss, dass die weitverbreitete Angst vor katastrophalen Asteroideneinschlägen rein von der Eintretens-Wahrscheinlichkeit wohl nicht gerechtfertigt ist. Allenfalls wird die Wirkung auch von kleineren Einschlägen unterschätzt. Wenn der Tscheliabinsk-Asteroid die Stadt Tscheliabinsk voll und direkt von oben getroffen hätte wäre es mit ihr wohl vorbei gewesen.
    Folgerung: Wenn die Menschheit sich kosteneffektiv vor Asteroideinschlägen schützen will muss sie in der Lage sein Asteoriden von der Grösse des Tscheliabinsk-Asteroiden zu finden, alles andere lohnt sich nicht weil es einfach zu unwahrscheinlich ist.

  2. In der Liste der Impaktkrater mit mehr als 20 km Durchmesser gibt es je einen Eintrag für Clearwater Ost und Clearwater West. Es scheint nur gerade etwa 50 Impaktkrater grösser als 20 km Durchmesser zu geben (und weniger als 10 mit mehr als 100 km) und keiner der bekannten Krater ist deutlich älter als 2 Milliarden Jahre. Nun, es wird wohl auch viele Einschläge im Ozean geben, deren Lokation man noch nicht kennt und dass es keine Krater älter als 2 Milliarden Jahre gibt, weist wohl eher darauf hin, dass die Kontinente sich in dieser Zeit so stark verändert haben, dass man ältere Krater nicht mehr findet.
    Wenn man diese Fakten berücksichtigt kommt man zum Schluss, dass die weitverbreitete Angst vor katastrophalen Asteroideneinschlägen rein von der Eintretens-Wahrscheinlichkeit wohl nicht gerechtfertigt ist. Allenfalls wird die Wirkung auch von kleineren Einschlägen unterschätzt. Wenn der Tscheliabinsk-Asteroid die Stadt Tscheliabinsk voll und direkt von oben getroffen hätte wäre es mit ihr wohl vorbei gewesen.
    Folgerung: Wenn die Menschheit sich kosteneffektiv vor Asteroideinschlägen schützen will muss sie in der Lage sein Asteoriden von der Grösse des Tscheliabinsk-Asteroiden zu finden, alles andere lohnt sich nicht weil es einfach zu unwahrscheinlich ist.

    • Da ist was dran. Die apokalyptischen geschosse sind ziemlich selten. Man braucht ja nur mal die Aussterbewellen in der Erdgeschichte ansehen (obwohl nicht alle durch Asteroiden verursacht wurden). Die kleineren “Stadtzerstörer” sind wohl deutlich häufiger.

      Andererseits sind die großen Brummer leichter zu finden als die kleinen. Und die Schäden der +/- 1000 m Geschosse sind wohl der Albtraum aller Rückversicherer (hatte ich nicht gerade irgendwo gelesen, dass der Chicxulub-Einschlag das Aus für die Versicherungsbranche bedeuten würde?). Man braucht ja nur mal das Ries Ereignis ( 😎 )zu betrachten. Würde das heute passieren, wäre D bis zur Mainline und wahrscheinlich noch weiter ebenso wie größere Teile unserer Nachbarstaaten wohl nur noch als Parkplatz zu verwenden.
      Wäre sicherlich keine üble Idee, zumindest die Augen offen zu halten und einen “Plan B” in der Tasche zu haben. Darwin sei Dank sind die Teile aber nicht so viele und besser zu erkennen als die kleineren vom Tunguska/Tscheljabinsk-Kaliber. Da dürften wir im Ernstfall hoffentlich etwas Vorwarnzeit haben.

      Die kleineren, von Tunguska/Tscheljabinsk-Größe hingegen sind in meinen Augen ein größeres Problem als die großen Brumer. Sie sind viele, sie sind klein, sie sind schwer zu entdecken. Wenn wir Glück haben, reicht die Zeit für eine Einschlagsberechnung und eine Evakuierung. Wenn wir Pech haben, vielleicht nur für einen “Luftalarm” und ein “in-die-Keller_hasten”. Vielleicht nichtmal dafür. Das Tscheljabinsk-Teil kam, wie alle guten Jagdflieger, direkt aus der Sonne. da hätte es wohl nur noch für ein in Deckung gehen gereicht, als man die Kondensstreifen sah.

      • Ein klarer Fall für B612 also, die Firma, die mit einem Infrarotsatelliten in der Venusbahn platzieren will (Venus, wo die Sonne nicht mehr stört) um von dort alle Asteroiden grösser als 140 m zu lokalisieren (der Tunguska-Asteroid war 40 m im Durchmesser). Eine Grosszahl der über 50 m grossen Asterioden soll ebenfalls erfasst werden. Diese Firma will an das nötige Geld über Schenkungen herankommen. Im Prinzip könnte sie das Geld über Policen einer Asteroidenversicherung hereinholen. Angenommen, jeder Erdenbürger zahlt eine Meteoriten-Versicherungspolice von 10 Cent pro Jahr, dann würde das damit generierte Geld für die Sentinel-Mission genügen.

  3. Tatsächlich kann es am Meeresgrund keine Krater geben, die älter als 180 Millionen Jahre sind: Durch die Plattentektonik entsteht ja ständig neue ozeanische Kruste an den mittelozeanischen Rücken und verschwinden dann irgendwann in Subduktionszonen (z.B. unter Japan oder Chile). Länger als 180 Millionen Jahre überlebt deshalb kein Ozeanboden! D.h. die Erde ist (gemeinsam mit der Erosion an Land) sehr gut darin, die Spuren vergangener Einschläge zu verwischen.

    • Danke für die Information. Dass der Ozeanboden praktisch alle 180 Millionen Jahre “ausradiert” wird, überrascht mich. Um ehrlich zu sein gab es für mich bis jetzt keinen echten Unterschied zwischen Ozean- und Kontinentalkruste. Ich dachte, der Unterschied sei einfach die relative Lage zur Meeresoberfläche. Nun, man könnte sich auch vorstellen, dass nicht nur der Ozeanboden verschluckt wird oder hervorquillt (am mittelatlantischen Rücken) sondern Teile von ganzen Kontinenten. Das kommt wohl auch vor, doch andererseits muss es auch Kontintentalteile geben, die sehr lange “überlebt” haben, sonst würde man keine 3 Milliarden alte oder gar noch ältere Gesteine mehr finden.

      • Ozeankruste hat eine höhere Dichte als kontinentale. das bedeutet, dass ältere, und damit kältere und dichtere ozeanische Kruste tatsächlich in den Mantel eintauchen kann. Kontinentale Kruste hingegen ist zu leicht. Sie schwimmt (fast) immer obenauf und wird nicht subduziert. Kann man bildhaft (und stark vereinfacht) vielleicht mit Holz und Styropor vergleichen. Altes Holz saugt sich voll Wasser und geht unter. Styropor hingegen ist unsinkbar. daher ist die kontinentale Kruste größtenteils deutlich älter als die ozeanische, sowohl was das Durchschnittsalter angeht, also auch die Rekorde.

  4. Sehr geehrte Herren,
    Stichwort: B612/Sentinel und wie sie alle heissen…
    ich gebe mal so allgemein zu bedenken, das im (unwahrscheinlichen) Fall des Auftritts
    eines (unbekannten) Kometen mit Kollisions-Kurs Erde die Vorwarnzeit wohl
    weniger als ein Jahr ist. In dem Fall müssten sich dann wohl doch mal alle Weltraummächte
    gehörig am Riemen reissen und ASAPST was auf die Beine stellen….
    Aber vielleicht gibt’s ja wider Erwarten irgendwelche Geheimabkommen…
    (..wie auch für den Besuch der alten Dame 🙂 —> A.+B.S.)

  5. Sehr geehrter Herr Ries,

    bezüglich des Ries Impakt wurde bisher davon gesprochen, dass ein Asteroid durch das Aufheizen in der Atmosphäre zerbrochen ist und dadurch die beiden Einschlagskrater Ries, Steinheim erzeugt hat. Gibt es jetzt neuere Erkenntnisse dazu, oder ist die Möglichkeit eines Begleiters nur Spekulation?

    • Mir ist nicht bekannt, ob es da wirklich neuere Erkenntnisse gibt oder überhaupt geben kann. Allerdings kenne ich die “zerbrechen” Hypothese mehr von früher, während mir die “Begleiter” Hypothese erst häufiger in neuerer Zeit unter kommt. Liegt eventuell daran, dass man früher die Anzahl der Asteroiden mit Begleitung unterschätzt hat. Neuere Schätzungen gehen von gut 15% der Asteroiden aus. Zerbrechen in der Atmosphäre ist aber sicher auch ein Weg, vor allem, wenn man Asteroiden wie eben Itokawa anschaut, der aus zwei unterschiedlichen Hälften besteht. Er war möglicherweise auch mal zwei Himmelskörper, die nach und nach verschmolzen sind. So ein Teil dürfte leicht zu zerbrechen sein.

  6. Liebe SciLogs-Leser, lieber Gunnar,

    ich finde es toll, auf Eurer Seite eine so interessante und sogar noch recht aktuelle Diskussion über Doppelkrater auf der Erde zu finden. Richtig, neben Nördlinger Ries & Steinheimer Becken bei uns in Deutschland gelten die beiden Clearwater-Krater in Kanada sozusagen als “das” Doppelkratersystem auf der Erde schlechthin. Seit knapp 50 Jahren hält sich nun diese Doppelschlag-Theorie, die ursprünglich von Michael Dence und Kollegen im Jahre 1965 formuliert wurde und hauptsächlich auf Altersdaten für die beiden Krater aus den 1960er- und 1980er-Jahren beruht, recht standhaft. Diese Altersdaten zeigten jeweils Alterswerte um 290 Millionen Jahre vor heute an; man ging also davon aus, es müsse sich bei diesen beiden eng benachbarten, ja fast gar überlappenden Kratern um ein Doppelkratersystem aus der Perm-Zeit handeln, welches durch den Einschlag eines Doppelasteroiden (wie etwa 243 Ida und dessen Mini-Mond Dactyl) gebildet wurde.

    Allerdings gibt es mit der Doppeleinschlagstheorie auch ein paar Probleme. Zum einen zeigten spätere Argon-Argon-Altersdatierungen an so genannten Schmelzgesteinen beider Clearwater-Krater durch Richard Bottomley und Kollegen im Jahre 1990 eindeutig zwei verschiedene Alter an. Zum anderen gilt die Rubidium-Strontium-Datierungsmethode, mittels der das Alter des östlichen Kraters 1981 gewonnen wurde, bei der Impaktkrater-Datierung heute gemeinhin als recht unzuverlässig. Des Weiteren zeigen beide Clearwater-Krater eine unterschiedliche Kratergeologie und Zusammensetzung der typischen Impaktgesteine, eine deutlich unterschiedliche Magnetisierung und auch völlig unterschiedliche geochemische Spuren der jeweiligen Meteoriten, die die Krater schufen.

    Unsere Arbeitsgruppe in Heidelberg, Neu-Ulm und Perth hat die Doppeleinschlagstheorie im Rahmen einer neuen Argon-Argon-Datierungsstudie jetzt neu überprüft. Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass die beiden Clearwater-Krater, zumindest genetisch betrachtet, nichts miteinander zu tun haben. Die auffällige paarweise Anordnung der beiden Impaktkrater in einem „scheinbaren“ Doppelkratersystem ist allem Anschein nach reiner Zufall. Der West-Krater ist etwa 286 Millionen Jahre alt und wurde im Perm gebildet. Der Ost-Krater ist satte 180 Millionen Jahre älter: er stammt aus einer Zeit um 460-470 Millionen Jahren vor heute, aus dem Ordovizium – einer Zeit, in der die Erde intensiv von kosmischen Geschossen getroffen wurde, wie dies etwa zahlreiche fossile Meteoriten und Impaktkrater aus dieser Zeit in Schweden, Estland und in den USA belegen. Man sieht, dass auch alte und scheinbar gut ergründete geologische Erscheinungen immer auch eine kleine Überraschung parat halten können, wie diese “Laune der Natur”. Unsere Arbeit zu den beiden Clearwater-Kratern wird demnächst bei der Zeitschrift „Geochimica et Cosmochimica Acta“ erscheinen.

    Quelle: M. Schmieder, W. H. Schwarz, M. Trieloff, E. Tohver, E. Buchner, J. Hopp & G. R. Osinski: New 40Ar/39Ar dating of the Clearwater Lake impact structures (Québec, Canada) – Not the binary asteroid impact it seems? Geochimica et Cosmochimica Acta (im Druck).

    In diesem Sinne ganz herzliche Grüβe und weiterhin interessante Beiträge!

    Euer Martin

    • Hallo Martin,

      das sind ja mal wirklich interessante Ergebnisse, die es eigentlich verdienen, etwas weiter verbreitet zu werden. Wenn du Lust hast, wäre das sicher ein guter und spannender Gastbeitrag!

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