Meteoriten-Aufprall lässt in Sekundenschnelle Berge entstehen. Impaktforscher Christian Koeberl publiziert im Fachjournal "Science"

Zusammen mit dem Dissertanten Ludovic Ferrière, Uwe Reimold, Professor an der Humboldt-Universität zu Berlin und am Humboldt-Museum für Naturkunde in Berlin tätig, sowie Boris Ivanov von der Russischen Akademie der Wissenschaften hat Koeberl die Vorgänge bei der Entstehung der sogenannten Zentralberge in Impaktkratern untersucht. Methodisch führte das Forschungsteam eine Kombination von detaillierten mikroskopischen Untersuchungen an den Gesteinen und aufwändigen, computergestützten Modellrechnungen durch.

Berge versetzen – als ob ein Tropfen auf die Oberfläche trifft
Bei einem Einschlag wird durch die enorme Energie, die nach dem Auftreffen des Asteroiden auf der Erdoberfläche frei wird, eine Hochdruck- oder Schockwelle gebildet, die halbkugelförmig in den Boden läuft und dort zu unumkehrbaren Änderungen in der Kristallstruktur der Gesteine führt. Knapp danach wird das Gestein druckentlastet und so kommt es nicht nur zum Auswurf von enormen Gesteinsmengen und der eigentlichen Kraterbildung, sondern – so die bisherige Vermutung – es werden durch eine Art Verflüssigung der Gesteine aus der Tiefe Gesteinsschichten an die Oberfläche gebracht, die sonst im Untergrund sind. Die Details dieses Vorganges waren bis jetzt nur wenig bekannt.

Die österreichisch-deutsch-russische Wissenschaftergruppe hat die Schockveränderungen in solch hochgehobenen Gesteinen aus einem tiefen Bohrkern im Zentralberg des Bosumtwi-Kraters in Ghana (Westafrika) detailliert untersucht. Der Bosumtwi-Krater ist mit 11 km Durchmesser und einem Alter von einer Million Jahre der jüngste große Einschlagskrater auf der Erde, und war vor kurzer Zeit Objekt eines von Koeberl geleiteten internationalen Bohrprojekts des "International Continental Scientific Drilling Program" (ICDP).

In einem knapp 200 Meter langen Bohrkern bis zu einer Tiefe von fast 500 Meter wurde der Schockgrad von etwa 9000 Quarzkörnern untersucht (Quarz ist das sensitivste Mineral für solche Untersuchungen). Dabei konnten die Schockdrucke, denen die Gesteine ausgesetzt waren, bestimmt werden. Dabei wurde auch festgestellt, dass es zu einer Druckabnahme von oben nach unten innerhalb des 200 Meter langen Bohrkern-Segmentes kam. Aus diesen Daten konnte mittels des Computermodells die ursprüngliche Tiefenposition dieser Gesteine vor dem Einschlag berechnet werden. Dabei hat sich gezeigt, dass das Gestein während des Einschlages innerhalb weniger Sekunden um etwa 1,2 bis 1,5 km angehoben wurde. Ein weiteres interessantes Ergebnis der Untersuchung war, dass sich der Gesteinsblock praktisch "im Stück" gehoben hat, und es entgegen den Erwartungen, keine plastische Deformation wie beim Tropfenmodell gab. Offensichtlich werden bei kleineren bis mittelgroßen Impaktkratern die Zentralberge durch das Hochheben riesiger Gesteinsschollen gebildet. Dieses interessante Ergebnis war nur durch die Kombination von sehr arbeitsaufwendigen mikroskopischen Untersuchungen und den detaillierten Modellrechnungen möglich.

Webresourcen:
http://lithosphere.univie.ac.at/index.php?id=impactresearch
http://bosumtwi.icdp-online.org

Kontakt:
Ao. Univ.-Prof. Dr. Christian Koeberl
Department für Lithosphärenforschung
Universität Wien
T +43-1-4277-53110
christian.koeberl(at)univie.ac.at

Rückfragehinweis:
Mag. Veronika Schallhart
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
1010 Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1
T  +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart(at)univie.ac.at

Foto 1:
Luftbild der Bohrplattform auf dem Bosumtwi-Kratersee in Ghana, September 2004. Bosumtwi ist ein Meteoriten-Impaktkrater von 11 km Durchmesser und einem Alter von 1 Million Jahre. Das Photo wurde während des ICDP-Bohrprojektes am Bosumtwi Impaktkrater aufgenommen. Mit Hilfe dieser Bohranlage wurden die Bohrkerne gewonnen, auf deren Auswertung die vorliegende Arbeit basiert.
Copyright: Christian Koeberl, Universität Wien

Foto 2:
Luftbild des Bosumtwi-Kraters in Ghana. Der Kraterrand erreicht eine maximale Höhe von 300 m über der Umgebung. Das Photo wurde im September 2004 während des ICDP-Bohrprojektes aufgenommen. 
Copyright: Christian Koeberl, Universität Wien

Movie 1:
Diese Bildsequenz zeigt ein Computermodell der Entstehung des Bosumtwi-Kraters. Für die Berechnung wurde ein einschlagender Körper (Meteorit, Asteroids) mit einem Durchmesser von 650 Metern und einer Geschwindigkeit von 10 km pro Sekunde angenommen. Für das Gestein wurden die Gleichungen für Granit verwendet. Die roten Punkte sind Markierungen, die die Bewegung der Gesteinsschichten anzeigen und wurden für die Bestimmung der Position der Gesteine des Zentralberges vor und nach dem Impakt verwendet.
Copyright: Christian Koeberl, Universität Wien

Movie 2:
Diese Bildsequenz zeigt ein Computermodell der Entstehung des Bosumtwi-Kraters. Für die Berechnung wurde ein einschlagender Körper (Meteorit, Asteroids) mit einem Durchmesser von 500 Metern und einer Geschwindigkeit von 20 km pro Sekunde angenommen. Für das Gestein wurden die Gleichungen für Granit verwendet. Die roten Punkte sind Markierungen, die die Bewegung der Gesteinsschichten anzeigen und wurden für die Bestimmung der Position der Gesteine des Zentralberges vor und nach dem Impakt verwendet.
Copyright: Christian Koeberl, Universität Wien