Uderzenie meteorytu tworzy depozyty złota?

Dlaczego w miejscach uderzenia meteorytów powstają bogate złoża metali? Duże asteroidy bezpośrednio po uderzeniu w Ziemię praktycznie wyparowują i nie pozostawiają po sobie śladu poza małymi odłamkami. Skąd zatem biorą się tam złoża metali? Wnioski z badań nad pierwszym znanym kraterem uderzeniowym w Arizonie naprowadziły naukowców na trop odpowiedzi.

Asteroidy lub planetoidy to ciała niebieskie o niewielkich rozmiarach (od kilku metrów do ponad 1000 km) poruszające się po orbitach tak jak planety w Układzie Słonecznym. Jak dziś się powszechnie uważa, są pozostałością z czasów formowania się Układu Słonecznego, kiedy ok 100 - 250 mln lat po Wielkim Wybuchu z chmury pyłów i gazów powstały gwiazdy i zaczęły formować się większe skupiska materii, które wpadając na siebie łączyły się aby z czasem stworzyć planety. Niektóre z nich pozostały niepołączone i do dziś mają średnicę nie większą niż 1000 km, a stało się tak na przykład między orbitami Marsa i Jowisza, w tak zwanym głównym pasie planetoid, gdzie silne oddziaływanie grawitacyjne Jowisza nie pozwoliło na połączenie się mniejszych ciał.

W początkowym okresie formowania się Układu Słonecznego stale rosnące skupiska materii regularnie zderzały się ze sobą, widać to doskonale na pokrytej bruzdami i kraterami powierzchni planetoid, widać to również doskonale na powierzchni naszego księżyca. On właśnie stanowi oderwaną, na skutek takiego kosmicznego zderzenia, część skorupy ziemskiej, kiedy 4,5 mld lat temu w formującą się Ziemię uderzyła planeta wielkości Marsa (Teoria Wielkiego Zderzenia). Taka geneza powstania księżyca tłumaczy dlaczego w jego składzie występują głównie minerały skałotwórcze takie jak w skorupie ziemskiej.

Uderzenie meteorytu w Ziemię

Raz na jakiś czas zdarza się, że jedna z asteroid zostanie wybita ze swojej standardowej orbity na skutek zaburzenia grawitacji. Takie zaburzenie wcale nie musi być duże, bo na przykład planetoidy położone na krańcach Układu Słonecznego, daleko za Plutonem, są tak słabo trzymane jego polem grawitacyjnym, że poruszają się z prędkością 350 km na godzinę. Do wybicia takiej planetoidy z jej orbity wystarczy przelatująca gdzieś w pobliżu gwiazda. Obecnie znanych jest ponad 740 tys. planetoid w Układzie Słonecznym. W październiku 2017 roku zespół astronomów z Pan-STARRS observatory na Hawajach zauważył po raz pierwszy asteroidę spoza Układu Słonecznego, nadano jest nazwę 1I/2017 U1 Oumuamua.

Jeśli któraś z takich planetoid zabłąka się w przestrzeni i zderzy z Ziemią, będzie to uderzenie meteorytu i powstanie krater uderzeniowy (impact crater). Ze względu na to, że większość powierzchni Ziemi pokrywają wody, a lądy ciągle się przemieszczają, ślady uderzeń meteorytów, planetoid czy komet zostały dobrze zachowane jedynie na starej tarczy kontynentalnej (tak zwanym kratonie). Na Ziemi odkryto ok 77 potwierdzonych kraterów uderzeniowych i  5 domniemanych (lista).

Uderzeniowy krater meteorytowy Barringera

Badania prowadzone nad pierwszym znanym i za razem jedynym z najmłodszych, ziemskich kraterów impaktowych, kraterem Meteor Crater w Arizonie, naprowadziły naukowców na trop, który pozwolił rozwikłać zagadkę niezwykle bogatych złóż metali w pobliżu innych kraterów impaktowych na świecie. Do czasów badań nad kraterem Meteor Crater podobne formy terenu na Ziemi uważano głównie za twory geologiczne, powstałe na skutek wybuchu wulkanu lub gwałtownej erupcji pary wodnej, którą spowodowało wdarcie się magmy do podziemnego zbiornika wody gruntowej (tzw. maar). Amerykański geolog i astronom Gene Shoemaker obserwując kratery po próbnych eksplozjach nuklearnych doszedł do wniosku, że podobnie jak krater w Arizonie zawierają one dziwne szkliste struktury krystaliczne. Dziś wiemy, że to stiszowit rodzaj metamorficznej formy kwarcu, do którego powstania konieczna jest temperatura 1200–1400 °C  i ciśnienie rzędu 160 tys. atm. Dodatkowo obszar wokół krateru w Arizonie usiany był odłamkami prawie czystego żelaza, które w tej formie nie występuje praktycznie na Ziemi.  Kazało mu to przypuszczać, że spadł tam olbrzymi meteoryt.

Uderzenie asteroidy w powierzchnię Ziemi wyzwala olbrzymią energię, która oprócz wydrążenia krateru i zasypania kilkuset kilometrów kwadratowych pyłem i odłamkami, powoduje stopienie okolicznych skał. Uderzenie tak dużego ciała w skorupę ziemską należy traktować więc jako wydarzenie geologiczne.

Krater Sudbury

Dokładnie do takiego zdarzenia doszło na terenie dzisiejszej kanadyjskiej prowincji Ontario, gdzie 1 850 mln lat temu uderzył w ziemię meteoryt o średnicy ok. 130 km. Uderzenie skały większej od Mt Everestu wydrążyło krater głębszy od Wielkiego Kanionu Kolorado (30 km) i choć niedługo potem ściany krateru zapadły się to na skutek olbrzymiej energii uderzeniowej temperatura w kraterze spowodowała stopienie okolicznych skał.   

Tak powstała magma, która podobnie jak w komorze magmowej pod wulkanem, stygnie setki tysięcy lat. W takim stygnącym jeziorze magmowym zachodzą procesy bardzo zbliżone do tych w komorze magmowej, przede wszystkim dyferencjacja magmy objawiająca się opadaniem ciężkich elementów wysyconych z roztworu na dno krateru, a wypływanie lekkich na jego powierzchnię. Tym sposobem przez tysiąclecia obecne w skałach pierwiastki ciężkie grupowały się tworząc skupiska o dużo wyższym stężeniu niż ich średnie stężenie w skałach skorupy ziemskiej. Choć sam olbrzymi meteoryt praktycznie wyparował na skutek olbrzymiej energii uderzenia w Ziemię, a jego jedyne pozostałości rozleciały się w postaci odłamków na setki kilometrów, to w kraterze uderzeniowym powstały z czasem bogate złoża niklu i  miedzi.

Tak silne uderzenie w powierzchnię planety może wywoływać również inne wydarzenia geologiczne, udokumentowane jest na przykład uderzenie meteorytu, które wywołało pęknięcia w skorupie ziemskiej przez które w okolice powierzchni dostała się ropa naftowa. Związek bogatych złóż złota w Republice Południowej Afryki przypisuje się również między innymi uderzeniu meteorytu.

sources: NASA: Small Asteroid or Comet 'Visits' from Beyond the Solar System; wikipedia: Stiszowit; Peter Chinn, TV How the Earth was made 2007; The first stars in the universe, Richard B.Larson, Volker Bromm, Scientific American, Vol.14, nr 4, 2004, Before the beginning: Our universe and others, Matrin J.Rees, Perseus Books, 1999; The first sources of light, Volker Bromm, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol.116, pages 103-114; The first stars, Volker Bromm, Richard B.Larson, Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol.42, pages 79 — 118, September 2004, Kiedy powstały pierwsze gwiazdyAgnieszka Dutka, Lista kraterów uderzeniowych: Earth Impact Database. Ten i podobne artykuły po angielsku: The Gold Seekers

Comments are closed.

Copyright © 2017 by Gold hunters | REMEMBER: Not all those who wander are lost

Up ↑