В Вайоминге обнаружен комплекс вторичных ударных кратеров

Кратерное поле Вайоминга насчитывает около 280 миллионов лет. Новые исследования показывают, что массивный первичный кратер, ответственный за это, в настоящее время погребен глубоко под землей недалеко от границы Вайоминга и Небраски.

Иногда охотник на оленей находит нечто большее, чем шеститочечный олень.

В середине 1990-х годов охотник по имени Джин Джордж, который был геологом-нефтяником, обнаружил странную впадину в юго-восточном Вайоминге. Джордж предположил, что впадина образовалась в результате космического удара, и позвонил профессору геологии Питеру Хантону из Университета Вайоминга, чтобы обсудить свою теорию.

Заинтригованный, Хантон отправил одного из своих студентов-бакалавров исследовать это место в рамках летнего исследовательского проекта. Вначале студент составил карту пяти возможных кратеров в этом районе, а затем подробно описал полученные результаты в отчете за 1996 год.

В 2017 году произошло Великое американское затмение: Геолог Кент Санделл из колледжа Каспер в штате Вайоминг проводил экскурсию перед затмением, в которой участвовал геолог-астронавт "Аполлона-17" Харрисон Шмитт. Санделл недавно использовал недавно приобретенный колледжем беспилотный летательный аппарат, чтобы подтвердить наличие скопления кратеров, впервые обнаруженного два десятилетия назад. Там, на сухих, продуваемых ветрами равнинах, Шмитт "и все остальные ученые-планетологи согласились, что эти [особенности] были исключительными", - рассказывает Санделл в интервью Astronomy.

Вскоре после этого Санделл начал использовать беспилотники, а также его студенты, чтобы найти больше кратеров. И они нашли. Много кратеров.

На снимках, полученных с помощью дрона (A, B, D, E) и Google Earth (C, F, G), показана выборка различных кратеров, составляющих кратерное поле Вайоминга. SM=Sheep Mountain; MC=Mule Creek; FR=Fetterman Ridge; FRX=Fetterman Road; PCR=Palmer Canyon Road.

Затем член команды Дуг Кук, независимый консультант, попросил Томаса Кенкмана из Университета Альберта Людвига во Фрайбурге (Германия) проанализировать образцы из кратеров. Основываясь отчасти на ударном кварце, который Кенкманн обнаружил в образцах, он смог подтвердить, что они действительно были созданы во время катаклизмического космического удара. С тех пор, по словам Санделла, он и его студенты регулярно совершают часовую поездку из Каспара, чтобы продолжить изучение кратеров.

Первая партия вторичных кратеров Земли

Эти часовые поездки переносят Санделла и его команду на 280 миллионов лет назад, в пермский период, когда удар врезался в суперконтинент Пангея. Этот разрушительный удар привел к образованию нескольких десятков небольших кратеров, которые составляют то, что сейчас называется кратерным полем Вайоминга.

В 2018 году команда опубликовала свою первоначальную интерпретацию Вайомингского кратерного поля в журнале Scientific Reports. Их теория? Скопление кратеров было результатом нескольких ударов одного массивного метеороида, который взорвался на множество мелких фрагментов еще в атмосфере Земли.

Однако дальнейшие исследования привели к другой идее. 11 февраля 2022 года Кенкманн и его команда опубликовали в журнале GSA Bulletin статью, посвященную последующим исследованиям. В ней они предположили, что кратерное поле Вайоминга на самом деле является результатом вторичного удара, возникшего в результате первичного удара, который произошел где-то в районе современной границы Вайоминга и Небраски. Сверхкрупный кратер от первичного удара, если он существует, будет иметь ширину от 31 до 40 миль (50-80 км) и заполнен осадочными породами.

"Вторичные кратеры вокруг больших кратеров хорошо известны на других планетах и лунах", - сказал Кенкманн в заявлении, предоставленном Геологическим обществом Америки (GSA), - "но никогда не были обнаружены на Земле". 

Кратер Коперник на Луне является ярким примером того, как один мощный удар может привести к выбросу достаточно большого количества эжекторов, чтобы создать цепочку вторичных кратеров, как, например, этот набор вторичных кратеров, снятых с лунной орбиты во время миссии "Аполлон". Эти вторичные кратеры часто имеют гребни "елочкой", которые расходятся наружу, а вершины их гребней направлены в сторону расположения первичного кратера.

В этом случае, по мнению команды, ширина первичного ударного элемента должна была составлять не менее мили (1,6 км). Для сравнения, железо-никелевый метеорит, врезавшийся в Землю и образовавший Метеоритный кратер шириной 0,75 мили (1,2 км) в Аризоне, был всего около 160 футов (50 м) в поперечнике.

Пристальный взгляд на кратеры

31 вторичный кратер, обнаруженный на сегодняшний день, имеет ширину от 32 до 229 футов (от 10 до 70 м) и располагается на территории, образующей треугольник, ограниченный городами Ларами, Каспер и Дуглас, штат Вайоминг. Вторичные кратеры расположены на расстоянии от 93 до 124 миль (150-200 км) от предполагаемого главного кратера. По мнению команды, один воздушный взрыв метеороида не мог создать такой обширный набор кратеров. 

Все вторичные кратеры были образованы выбросами (от первичного удара) шириной от 13 до 26 футов (от 4 до 8 км). Эти выброшенные фрагменты ударились о Землю со скоростью от примерно 1 500 миль/ч (930 км/ч) до более чем 2 200 миль/ч (1 370 км/ч).

Более мелкие удары выстроились в типичную вторичную цепочку, а некоторые кратеры имеют эллиптическую форму, что свидетельствует о малоугловом ударе. Также может присутствовать классический рисунок "елочки", характерный для вторичных ударов.

В кратерах, которые команда исследовала до сих пор, видны ударные особенности, связанные с ударами, но еще 60 предполагаемых впадин еще ждут дальнейшего изучения. В некоторых кратерах обнаружены включения аккреционных лапилли - крошечных сферических объектов, состоящих из концентрических слоев пепла, которые образуются вокруг конденсирующихся жидкостей или других частиц. Они образуются в гигантских шлейфах над вулканическими извержениями или ударами в течение секунд и минут, следующих непосредственно за бурными событиями. Они образуются в песчаниках разной степени сохранности, а в некоторых из них даже видны эжектирующие одеяла, состоящие из разрушенных ударом материалов вблизи обода кратера.

Подтверждение истории происхождения Вайомингского кратерного поля

Несмотря на растущее количество доказательств, прежде чем команда сможет с уверенностью утверждать, что Вайомингское кратерное поле действительно является местом вторичного удара, необходимо провести дополнительную работу.

Прежде всего, исследователи хотят найти массивный первичный ударный кратер, который был скрыт отложениями, отложившимися за последние несколько сотен миллионов лет. Кроме того, команда также планирует найти больше связанных вторичных кратеров, которые могли бы еще больше ограничить параметры, используемые в их моделях столкновения.

Между тем, один из членов команды, Санделл, особенно заинтригован возможностью того, что кратерное поле Вайоминга может быть результатом "метеоритной бури, которая обрушилась на всю Землю в течение значительного периода времени", - сказал он. Хотя такая буря, несомненно, привела бы к многочисленным ударам по всему миру, Санделл предполагает, что "мы просто нашли область, которая очень хорошо сохранила эти быстро движущиеся небольшие импакторы".

Однако, несмотря на некоторые данные, указывающие на то, что удары были распределены в течение незначительного периода времени, а также на свидетельства того, что Луна стала жертвой усиленного космического шквала около 290 миллионов лет назад, Кенкманн и Кук не согласны с гипотезой Сунделла о метеоритной буре.

На этой карте высот юго-восточного Вайоминга показано расположение возможных первичных ударных кратеров, а также нескольких идентифицированных вторичных кратерных полей. SM=Sheep Mountain; MC=Mule Creek; FR=Fetterman Ridge; FRX=Fetterman Road; PCR=Palmer Canyon Road; WR=Wagonhound Ridge; BR=Box Elder Canyon; и MR=Manning Ridge.

Чему нас могут научить вторичные кратеры

Келси Н. Сингер, старший научный сотрудник Юго-западного исследовательского института, специализирующийся на вторичных кратерах и не участвовавший в исследовании, говорит Astronomy, что "теоретически большинство первичных ударов должны образовывать вторичные кратеры, но, возможно, мы не так часто видим их на Земле, потому что они легче поддаются эрозии, чем крупные первичные".

Если подтвердится, что кратерное поле Вайоминга является полем вторичных кратеров, говорит Сингер, то это будет "отличное сравнение с кратерами на других планетах". Вторичные кратеры - это запись всех фрагментов, выброшенных из родительского кратера, поэтому они действительно полезны для понимания того, как образуются кратеры и как работает физика".

"Эта статья очень интересна и важна...", - говорит планетарный геолог Стивен Джарет из Американского музея естественной истории, который не принимал участия в новом исследовании. "Хотя ученые предполагали, что вторичные кратеры возникают и на Земле, теперь приятно получить прямые доказательства того, что они могут возникать даже в условиях плотной атмосферы".

Джарет добавил, что "обнаружение ударного кварца в этих вторичных кратерах очень важно. Ударный кварц естественным образом возникает только при ударе очень быстро движущегося объекта. Даже метеориты, падающие на землю, не падают достаточно быстро, чтобы вызвать шок кварца. Поэтому очень интересно, что материал, выброшенный из первичного кратера, возвращается вниз с достаточной скоростью и энергией, чтобы вызвать ударную волну".

Еще один сторонний исследователь, канадский планетолог Гордон Оскински из Университета Западного Онтарио, согласен с тем, что статья является сильной. Однако его также поразил возраст кратерного поля. "Это свидетельство элемента удачи в геологии. В данном случае все сложилось так, что это поле не просто сохранилось, но и было обнажено на поверхности в районе с большим количеством горных пород в этот период истории Земли - когда рядом есть ученые, чтобы их изучать".

Как всегда, для подтверждения необходимы дополнительные данные. В частности, обнаружение первичного кратера, по словам Сингера, подтвердит гипотезу команды. Но, в конце концов, поиск новых доказательств - это то, что Санделл называет "увлекательной наукой в процессе создания".