Törmäyskraatteri

Kuun kraattereita Apollo 11:sta kuvaamana.

Kraatteri on räjähdyksen synnyttämä kuoppa maassa. Kuun ja muiden taivaankappaleiden kraatterit ovat syntyneet meteorien pommittaessa sen pintaa. Kraatteri voi myös syntyä vulkaanisen toiminnan seurauksena.

Muodoltaan meteorikraatterit ovat usein pyöreitä ja suurimpia kraattereita reunustaa reunavalli ja niiden keskeltä löytää usein keskusvuoren. Pohja on tasainen.

Suomestakin on löydetty muutamia kraatterijärviä, esimerkiksi Lappajärvi Pohjanmaalla.

Törmäyskraatteri

Tiedosto:Mooncrater.jpg

Tycho-törmäyskraatteri Kuussa

Törmäyskraatteri eli meteoriittikraatteri on suuren meteoriitin tai asteroidin synnyttämä kraatteri, jonka läpimitta on tavallisimmin kymmenistä metreistä jopa satoihin kilometreihin. Törmäyskraattereita on planeetoissa, kuissa ja asteroideissa ja muissa kiinteissä taivaankappaleissa. Kuussa ja Merkuriuksessa sekä Marsissa on havaittu jopa yli tuhannen kilometrin läpimittaisia törmäysmuodostelmia. Suomen tunnetuin kraatteri on Lappajärvi. Virossa on pieni, melko nuori Kaalijärvi. Maailman tunnetun kraatteri lienee Arizonan suuri meteoriittikraatteri. Kuun pinta on laajalti kraatteroitunutta. Vanhoja kraattereita näkyy osittain entisten alla aavekraattereina. Tämä kertoo siitä, että Kuun pinta on vanha. Maassa mannerliikunnat, tulivuoritoiminta, säiden aiheuttame eroosio, maaperän kerrostuminen ym. hävittävät kraatterit nopeasti. Maasta on löydetty 150 kraatteria.

Kraatterin muoto

Räjähdyskraatterit ovat aina pyöreitä muodostumia. Kraatterin perusmuoto on malja. Suuremmalla kraatterilla on keskushuippu, joka syntyy kallion ponnahtaessa törmäyksen voimasta takaisn niin kuin vesi ponnahtaa vesipisaran tippuessa siihen. Toisaalta kehämäisiä rakenteita syntyy kraatterin reunoille kallion vyöryessä eri vaiheissa kraatterin sisään välittömästi kraatterin synnyttyä. Tätä vaihetta edeltävää kraatteria sanotaan tilapäiseksi kraatteriksi. Keskushuippu voi olla myös rengasmainen tai rengas, jonka keskellä on korkea kohta. Tällainen keskusrengas on esim. maan alle peittyneessä Chicxulub-kraatterissa. Tasapohjaiset, keskushuiputtomat BIO- ja SOS-tyypin kraatterit ovat muita kraatterityyppejä harvinaisia.

Tyyppi	Kuvaus	Läpimitta	Esimerkkikraatteri Kuussa
ALC	Pieni, kuppimainen kraatteri	tyypillisesti alle 10 km	Albategnius C
BIO	Pieni, kuppimainen, mutta tasainen pieni pohja	1–27 km, tyypillisesti 10–20 km	Biot
SOS	Laaja, leveä pohja, ei keskushuippua, ei terassimaisia sisäreunoja	1–38 km, keskim. 20 km	Siosigenes
TRI	Sisäreunat luhistuneet kraatterin pohjalle	12–52 km, tyypillisesti 20–40 km	Triesnacker
TYC	Terassimaiset sisäreunat, tasainen syvennys,yleensä suuri keskushuippu	yli 50 km	Tycho
BIG	Suuria sisäkkäisiä renkaita ja/tai tai laavalla täyttynyt allas	yli 100 km	Mare Orientale

Kraatterin synty

Meteoriittikraatteri syntyy suuren meteoriitin räjähtäessä törmäyskitkan vaikutuksesta. Iskukraatteri syntyy meteoriitin mekaanisesta iskusta maahan, esim Sihote Alinin meteoriitissa. Tällaisen läpimitta on maksimissaan muutamia kymmeniä metrejä.

Törmäyskitka puristaa ja kaasuunnuttaa meteoriitin, joka johtaa räjähdykseen. Hiilikondriitit, hauraat meteoriitit saattavat räjähtää jo ilmakehässä ilmanvastuksen kuumentamina. Yli 1000 tonnin painoista kappaletta ei ilmakehän kitka merkittävästi hidasta. Törmäys murskaa kiveä ja synnyttää halkeamia kauempana. Sulaa lasimaista kiveä eli tektiittejä sinkoutuu kauas törmäyskohdasta. Alle 5 km läpimittaisen kraatterin synnyttäneessä räjähdyksessä säilyy vielä jonkinverran ehjiä meteoriitin tai asteroidin sirpaleita.

Suuri törmäys on valtava katastrofi, joka voi aiheuttaa maailmanlaajuisen joukkosukupuuton, jos törmäys sattuu Maassa. Suuri törmäyskraatteri muuttaa heti synnyttyään muotoaan mm. sen takia, että törmäyksen vaikutuksesta kasaan painunut kallioperä ponnahtaa takaisin, ja jyrkät reunavallit vyöryvät alaspäin kasvattaen kraatterin läpimittaa jopa 20%.

Kuussa havaitaan alle 15 kilometrin läpimittaisten kraattereiden olevan pyöreitä eli muotoaan muuttamattomia. Näiden yksinkertaisten maljamaisten kraatterien syvyyden ja leveyden suhde on 1:5. Maan kraattereissa keskushuippu on yli 3–5 km läpimittaisissa kraattereissa tätä pienempien ollessa maljamaisia. Maljamaisen ja keskushuipullisen raja eri taivaankappaleilla riippuu painovoimasta siten että raja on kääntäen suhteessa painovoimaan eli mitä suurempi taivaankappaleen painovoima on, sitä pienempi kraatteri voi olla keskushuipullinen. Suurin tunnettu maljamainen kraatteri on pienellä Jupiterin kuulla Amalthealla. Kraatterin läpimitta on 90 km. Monimutkaisella kraatterilla on keskushuippu ja sisään vyöryneet reunat. Monimutkaisen kraatterin syvyys kasvaa suhteessa läpimitan 0,3 potenssiin eli suunnilleen kuutiojuureen. Kaikkein suurimpia ovat monirenkaiset kraatterit. Esimerkiksi Kuun Mare Orientale on monirenkainen kraatteri, samoin Maan Popigai ja Chicxulub.

Suurissa kraattereissa, joiden läpimitta on 100 -– 200 kilometriä, kallioperää on purskahtanut ylöspäin jopa 10 -– 20 km/s. Räjähdyksestä lähtee yli 10 km/s šokkiaalto joka ylittää äänen nopeuden kalliossa. Paine on yli 500 GPa, mutta heikkenee pian 1 –- 2 GPa järistysaalloksi ja kraatterin reunavallille ehtiessään luokkaan 0,1 GPa. Kallio kaasuuntuu 100 GPa:n rajan sisäpuolella ja sulattaa kallion 60 GPa:n sisällä, jolla rajalla lämpötila on yli 2000 °C. Jos kraatterin kohdalla on hiilipitoista kiveä, suurissa lämpötiloissa ja paineissa syntyy törmäystimantteja. Timanttihan on erikoisella tavalla kiteytynyttä hiiltä. Kraatterin synty jaetaan kaivautumisvaiheeseen jossa ainetta lentää ulos kraatterista, ja muovautumisvaiheeseen jossa vyöryt yms. muokkaavat kraatterin lopulliseen asuunsa šokkirintaman edetessä vielä lähellä kraatteria. Kraatteri levenee vyöryjen takia. Kraatteri laajenee syntyessään noin 1 km/s. Heite sinkoaa yli 100 m/s nopeudella.

Kraattereita

Arvioidaan, että Maahan syntyisi 1 -- 3 yli 20 kilometrin läpimittaista kraatteria miljoonassa vuodessa. Maan pinnalla olavat kraatterit häviävät nopeasti: laattetektoniikka ja eroosio yms. hävittävät monet yli 200 miljoonna vuoden ikäiset kraatterit. Maapallolta on löydetty vain kaksi yli 200 km kraatteria (Vredefort ja Sudbury) sekä kolme yli 100 km läpimittaista kraatteria (Chicxulub, Manicoauagan ja Popigai). 50 -- 99 km läpimittaisa kraattereita on jo 11. Lähin niistä on Siljan Ruotsissa. Tämän kokoisista kraattereista voidaan päätellä, että meteoriitin törmäys on aikoinaan aiheuttanut suurtuhon. Näin suuret kraatterit rapautuvat ja tuhoutuvat geologisissa prosesseissa. Näin ollen kaikista tappavista törmäyksistä ei Maan pinnalla jälkiä näy. Kraattereiden lukumäärä siis aliarvio Maapallolle tulevien meteoriittien lukumäärää. 10 -- 49 km läpimittaisia kraattereita on säilynyt noin 50.

Erään arvion mukaan tilastollinen todennäköisyys kuolla asteroidin tai komeetan tappamana olisi suurempi kuin kuolla tulipalossa. Silti maapallon historiassa on sattunut monia lajien joukkotuhoja, joiden syksi arvellaan asteroidin iskua. Suuria joukkotuhoja on sattunut n. 540 miljoonan vuoden aikana noin 23. Näiden arvellaan liittyvän yli 50 -- 100 km läpimittaisin meteoriittikraattereihin. Pienempiä alueellisia joukkotuhoja sattunee 10 miljoonan vuoden välein.

Lähimenneisyydessä väitetään sattuneen muutamia isoja meteoriitti-iskuja:

• Sterlitamakissa keski-Venäjällä synnytti suuri rautameteoriitti 9-metrisen kraatterin kaataen perunanvarsia 100 metrin säteellä.
• Rio Curacán kraatteri Brasiliassa on läpimitaltaan 1,6 km ja sanotaan, että kraatteri olisi syntynyt 1830, mutta tämä ei ole varmaa. Törmäysräjähdyksen voima oli ehkä 50 Mt.
• Wabarin Saudi-Arabiassa synnytti 1 magatonnin törmäys. Suurimman kraatterin läpimitta on 116 m ja ne saattavat liittyä 1863 nähtyyn tulipalloon.
• Kaalijärvi syntyi 2600 vuotta sitten meteoriitin iskusta.
• 3. helmikuuta 1490 meteoriittisade surmasi Shamshissa, Kiinassa jopa 10 000 ihmistä. Taivaalta satoi jopa kaksikiloisia kiviä.

Kraatterien synnyn yleisyys

Suuria lajien joukkotuhoja sattuu noin 26 -- 30 miljoonan vuoden välein ja hyvin suuria 50 -- 150 miljoonan vuoden välein.

Kraatterin läpimitta	Törmääjän läpimitta	Törmäysvoima Gt	Törmäysten väli vuosina
10 km	500 m	11	100000
20 km	1 km	87	350000
50 km	2,5 km	1300	4,5 miljoonaa
100 km	5 km	11 000	26 miljoonaa
200 km	10 km	87 000	50 -- 150 milj

Katso myös

• Arizonan suuri meteoriittikraatteri
• Meteoriitti
• Asteroiditörmäys
• Maata lähelle tuleva asteroidi
• Paasselkä
• Kaalijärvi
• Chicxulub