gov-civil-vilareal.ptWarum haben manche Einschlagskrater Strahlen?
>Wenn Sie den Vollmond durch ein Fernglas oder ein kleines Teleskop betrachten, ist eines der auffälligsten Merkmale auf der Oberfläche der Krater Tycho. Es ist eine Auswirkungsfunktion etwa 86 Kilometer breit, nahe dem südlichen Rand der Mondvorderseite gelegen. Er ist relativ jung – vielleicht 100 Millionen Jahre alt – und frische Krater sind in der Regel heller, sodass er leicht zu erkennen ist.
Aber das ist nicht der Grund, warum es so prominent ist: Es ist das Strahlen , die Ansammlung langer, heller Merkmale, die radial vom Krater weg zeigen. Tycho Sportstrahlen Hunderte von Kilometern lang, einige über tausend.
Die Strahlen bilden sich aus Materialschwaden, die beim Aufprall ausgestoßen werden und sich dann auf der Oberfläche absetzen. Das Lustige daran: Ich dachte immer, dass ihre Entstehung gut verstanden wird. Ich meine, das sind unglaublich offensichtliche und gut dokumentierte Merkmale, nicht nur auf dem Mond, sondern auf den meisten von Kratern übersäten Welten. Merkur hat so lange Kraterstrahlen der Planet sieht aus wie eine Wassermelone !
Der Vollmond: Beachten Sie die von Tycho kommenden Strahlen unten rechts. Kredit: Fred Locklear (und oh mein ja klicke auf diesen Link)
Also war ich ziemlich überrascht, als wir erfuhren, dass wir nicht wissen, wie sie sich bilden. Zumindest nicht bis vor kurzem. Ein neues Forschungspapier beschreibt, wie Einschläge Strahlen erzeugen , und es ist sehr cool. Noch besser: Die Idee kam den Wissenschaftlern nach dem Zuschauen Youtube Videos der High-School-Schüler, die den Klassiker machen, machen Krater, indem sie Steine in eine Kiste mit Mehl fallen lassen!
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Ja, ernsthaft. Diese Experimente werden in Klassenzimmern und auf Wissenschaftsmessen auf der ganzen Welt durchgeführt. Man nimmt einen etwa einen Meter breiten Holzrahmen, gießt eine einige Zentimeter tiefe Schicht Mehl hinein und lässt dann Steine aus großer Höhe darauf fallen. Der Aufprall bildet wie erwartet Krater (manchmal kann man auch eine Schicht Kakaopulver hineingeben, um zu zeigen, was mit dem Zeug unter der Oberfläche passiert).
Ich habe das selbst schon oft gemacht. Was den Wissenschaftlern aufgefallen ist, ist, dass, wenn der Lehrer das Experiment zurücksetzt, sie über das Mehl streichen . Das habe ich selbst immer gemacht. Und wenn das der Fall ist, hinterlassen Kratereinschläge selten Strahlen.
Aber wenn die Schüler das Experiment machen, hinterlassen sie manchmal die Oberfläche unordentlich … und wenn sie es tun, Strahlen bilden sich eher!
Whoa.
Also gingen die Wissenschaftler ins Labor, dieses Experiment auf einer anspruchsvolleren Ebene nachstellen . Sie verwendeten Kugeln unterschiedlicher Größe, um Asteroiden nachzuahmen, und variierten die Textur der Oberfläche der Einschlagstelle. Manchmal war es glatt, und manchmal hatte es Wellen, Wellen. Und als sie das taten, machte der Aufprall Strahlensysteme.
Drei Momente aus einem Kraterstrahlenexperiment: Kurz vor dem Einschlag (links), direkt nach dem Einschlag (Mitte) und einen Moment später (rechts), wenn aus dem Krater ausgestoßene Wolken Strahlen bilden. Kredit: Sabuwalaet al.
Darüber hinaus fanden sie eine Beziehung zwischen der Anzahl der erzeugten markanten Strahlen und der Größe des Balls im Vergleich zum Abstand zwischen den Wellen – die Anzahl der bei einem Aufprall erzeugten Strahlen skaliert mit der Größe des Balls geteilt durch den Abstand zwischen den Wellen (was sie die Wellenlänge nennen). Ein großer Impaktor, der auf ein Gelände mit vielen schmalen Wellen trifft, erzeugt also mehr Strahlen als ein kleinerer Ball, oder wenn dieser große auf etwas mit breiteren Wellen trifft. Betrachten:
So. Cool.
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Dies funktioniert also bei Aufprallen mit geringer Geschwindigkeit, wie Sie es auf einer Tischplatte tun können, bei der Sie wirklich Steine auf eine Oberfläche fallen lassen. Aber was ist mit Hypergeschwindigkeitsstößen, die eher wie im wirklichen Leben sind, wenn sich ein Objekt mit einem Dutzend Kilometer pro Sekunde oder schneller bewegt?
Sie simulierten solche Einschläge und fanden heraus, dass es immer noch funktionierte! Je größer das Verhältnis zwischen dem Impaktor und den Wellen, desto mehr Strahlen wurden erzeugt. Sie fanden heraus, dass die Physik ein bisschen kompliziert ist, aber im Grunde fokussieren die Wellen die durch den Aufprall erzeugte Stoßwelle – und diese Welle beschleunigt und schleudert die Trümmer (so genannte Ejekta). Die Anzahl der Strahlen scheint egal zu sein, welche Geschwindigkeit der Impaktor hatte, nur seine Größe.
Sie fanden auch heraus, dass das Material, das die Strahlen bildet, nicht aus dem Krater selbst stammt, sondern aus Material auf der Oberfläche um den Impaktor, genauer gesagt aus einem schmalen Ring um ihn herum.
Unterschiedliche Terrains führen zu unterschiedlichen Ergebnissen bei kraterbildenden Einschlägen. Obere Reihe, von links nach rechts: Tatsächliche Experimente mit glattem Gelände und ohne Strahlen, zufällig holpriges Gelände, regelmäßig angeordnetes sechseckiges Gelände, dasselbe mit engeren Abständen. Untere Reihe: Dasselbe, aber mit einer Computersimulation von Hypergeschwindigkeitsaufprallen. Kredit: Sabuwalaet al.
Ein weiteres interessantes Merkmal dieser Idee ist, dass sie die Größe des Impaktors abschätzen können, wenn sie die Strahlen um einen bestehenden Krater herum zählen und die Topographie der Umgebung sorgfältig messen. Für Tycho schätzen sie, dass der Asteroid, der diesen wunderschönen Krater geschaffen hat, einen Durchmesser von etwa 7,3 Kilometern hatte – nicht viel kleiner als der, der vor 66 Millionen Jahren die Erde traf und beendete die Kreidezeit, zusammen mit 75% aller Arten des Lebens auf der Erde.
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Ein Mosaik von Merkur, das 2008 von der Raumsonde MESSENGER aufgenommen wurde und Einschlagskrater mit enorm langen Strahlensystemen zeigt. Kredit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Ich muss sagen, ich liebe alles daran! Von der Art, wie sie auf die Idee kamen – Studentenvideos ansehen! — das Ereignis nachzubilden, das Muster zu finden und es dann zu verwenden, um die Physik zu erhalten und daraus ein Werkzeug zur Wirkungsmessung zu machen … alles wunderbar. Und eine tolle Geschichte.
Der Vollmond gilt allgemein als störend für beobachtende Astronomen: Er ist so hell, dass er schwache Objekte auswäscht. Und wenn Sie den Mond selbst beobachten möchten, gibt es bei Vollmond keine Schatten, sodass Merkmale wie Berge und Krater schwerer zu erkennen sind.
Aber tatsächlich leuchten einige Krater wirklich, wenn der Mond voll ist, frische junge mit hellerem Material im Inneren und um sie herum, Auswurf, der aufgrund von Mikrometeriteinschlägen und Sonnenstrahlung nicht alt genug ist, um sich zu verdunkeln. Tycho, Aristarch, Kepler, Kopernikus… so viele davon bekommen buchstäblich ihre Zeit in der Sonne, damit wir sie hier auf der Erde bestaunen können und ihre Strahlensysteme zeigen, die so weit über die Oberfläche reichen.
Und jetzt wissen wir endlich warum.
