Felszínformáló erők bolygókon, holdakon

A Naprendszer szilárd felszínű égitesteinek morfológiáját az ún. külső (exogén) és belső (endogén) erők összjátéka alakítja ki. Minél több felszínalakító folyamat hatása fedezhető fel egy-egy égitest formálódásában, fejlődéstörténete annál sokszínűbb. A jelenlegi megfigyelhető felszínformák csak „pillanatfelvételt” mutatnak az égitestek fejlődésből, a felszínformáló hatások időben változhatnak.

Az égitestek ún. planetológiai fejlettségi foka annál magasabb, minél több planetáris szféra hatása érvényesül a felszínükön. A legfejletlenebb, általában kis átmérőjű égitesteken csak a kéreghez köthető aprózódási folyamatok és a becsapódási kráterképződés nyomai láthatók. Magasabb szintet képviselnek azon bolygók és nagyobb holdak, ahol már vulkanizmus, tektonizmus nyomai fedezhetők fel, sőt esetleg a légkör felszínalakító hatása is megfigyelhető. A legmagasabb szinten a hidroszférával és bioszférával rendelkező égitestek állnak. (Gábris Gy. – Marik M. – Szabó J. 1998)

Becsapódási kráterképződés

Ebben a jegyzetben minden jelentős felszínformáló hatásról szó esik a későbbiekben a Föld bolygó példáján, kivéve az impakt formakincsek kialakulását. A következőkben ezért röviden bemutatjuk a kisebb égitestek becsapódása által kialakított felszínformákat.

Az űrkorszak fél évszázada világossá tette a planetológusok számára, hogy a Naprendszer története folyamán a szilárd égitestek (a kisbolygókat és a holdakat is beleértve) felszínét elsősorban a becsapódások formálták. Korábban csak a Hold felszínén láttak távcsövek segítségével becsapódási medencéket, krátereket, ma már számos nagybolygó és kis égitest morfológiai jellemzői ismerik. Ezek alapján elmondható, hogy az impakt események mindenütt lezajlottak, és képződési mechanizmusuk, illetve az általuk létrehozott formakincs többé-kevésbé azonos minden égitesten. Ez a külső erő elsősorban a Naprendszer életének kezdeti 1 milliárd évében működött erőteljesebben (nagy bombázási időszak).

A becsapódásos kráterek monogenetikus szerkezetek, azaz képződésük egyszeri esemény. A krátert a későbbiekben számos folyamat módosítja. A becsapódás folyamatát általában három részre különítik el: az érintkezés/összenyomás, a kivájás és az átalakulás.

Az érintkezés/összenyomás egy kisebb égitest (kisbolygó, üstökös, meteorit) felszínbe való becsapódását jelenti. A kivájás során mindig tál alakú tranziens (átmeneti) kráter jön létre. A kráter végső megfigyelhető alakja a tranziens kráter átalakulásával (összeomlás, központi csúcs kiemelkedés stb.) jön létre, amit később további folyamatok (erózió, feltöltődés stb.) tovább alakítanak. (Melosh H.J. – Ivanov B.A. 1999.) (31. ábra)

Modellszámítások alapján egy 10-20 km-es kráter kialakulása max. 10 percig tart.

Egy égitestet érő becsapódás ütötte kráter átmérője értelemszerűen legfeljebb akkora lehet, mint amekkora az égitest átmérője. (4. Táblázat) Arányait tekintve a legnagyobb kráter a Vesta kisbolygón található, ami az égitest átmérőjének (530 km) kb. 87%-át teszi ki.

31. ábra. A kráterképződés folyamata (szerk.: Gyenizse P.)

32. ábra. Steinheim kráter

1.4. táblázat - 4. táblázat. A Naprendszer legnagyobb becsapódási medencéi és kráterei (összeállította: Gyenizse P.)

Név (égitest / kráter):

Átmérő (km):

Kora (milliárd év):

Merkúr: Caloris Planitia

1300

4

Vénusz: Mead-kráter

270

kb. 0,5

Föld: Chicxulub-kráter

200

0,065

Hold: Oceanus Procellarum

2600

4,5

Mars: Hellas Planitia

2200

3,9

Callisto: Valhalla-medence

2748

3,9


Krátertípusok

Egyszerű (kis-, vagy gödör-) kráter minden szilárd felszínű égitesten található, ezek a legáltalánosabban előforduló kráterek. Tál alakúak, kiemelt sáncuk és legtöbbször sima, mély fenekük van. (33. ábra)

Fallal övezett síkság: ezek nagy, sík aljzatú kráterek, amelyek még nincs központi csúcsuk. Jellemzőjük lehet a suvadások miatt csipkézett kráterfal.

A központi csúcsos komplex kráterek kiemelt sáncának belső lejtője meredek, néha teraszos. A sima kráterfenék megsüllyedt, a középpontjuk viszont rugalmasan visszapattanva kiemelkedett, a felszínen központi csúcsot alkotva.

Általában a 100-300 km-nél kisebb becsapódásos szerkezeteket még kráternek, az ennél nagyobbat már medencének nevezzük.

A becsapódási formák létrejöttekor fontos paraméter az égitesten mérhető felszíni nehézségi gyorsulás is. Minél kisebb a nehézségi gyorsulás egy bolygótest felszínén, annál nagyobb lehet egy medence. A körkörös medencéknek a Földön (elméleti számítások alapján) 100, a Holdon (tapasztalati úton) 400-600 km-esnél nagyobb szerkezetek tekinthetők. Ez persze azt is jelenti, hogy a Földön hatodakkora átmérőnél jelenik meg egy bizonyos tulajdonság (pl. központi csúcs, teraszok) a kráterekben, mint a Holdnál.

Törmelékterítőnek vagy törmeléktakarónak nevezzük a becsapódás nyomán kidobott majd visszahullt, a kráter mélyedésén kívül lerakódott törmelékek keverékét. A törmelék annál távolabb jut el, minél kisebb az égitest gravitációja, de a légköri súrlódás erősen fékezheti a mozgását. A krátertől nagy távolságra, radiálisan elnyúló világos sávokat sugársávoknak nevezzük. A törmelék által ütött kisebb kráterek a másodlagos kráterek.

A becsapódás által érintett kőzetek együttes elnevezése: impaktit. Ezek közé tartoznak a lehulló törmelékből összeálló breccsák, a kráter aljzatát alkotó kőzetben a nagy erőhatásra kialakult ún. nyomási kúpok, illetve a különböző átalakult ásványok. (34. ábra)

A Földön jelenleg kb. 200 becsapódási krátert ismerünk. Bolygónkon a külső és belső erők ezek döntő többségét elpusztították. Egyes vélemények szerint becsapódó üstökösök szállíthatták a Földre a víz egy részét, sőt talán az életet is egy másik bolygórendszerből. (Gyenizse P. 2008)

33. ábra. Példa a kráterek főbb típusaira (aláhúzva) és a központi csúcsos kráter formakincsére (Brahms kráter és környéke a Merkúron, Mariner-10 felvétel, NASA/nasaimages.org alapján)

34. ábra. Kidobott porból és törmelékekből összecementálódott breccsa (suevit) a Ries meteoritkráterből (gyűjtés és fotó: Gyenizse P.)