На гифке ниже была попытка изобразить формирование кратера астероидом. С этой демонстрацией кое-что не так, но об этом позже. Как вы заметили, столкновение произошло под прямым углом.
Это уже не похоже на обычный кратер, который мы привыкли видеть. Почему же тогда большинство имеют круглую или близкую к круглой форме. Давайте разберемся
Ударные кратеры - одна из самых распространенных и узнаваемых форм рельефа в солнечной системе.
Их огромное количество встречается на нашей луне, крупнейший из которых можно наблюдать в недорогой телескоп или даже бинокль. Меркурий так же покрыт ими. У таких спутников Сатурна, как Япет, Тефия и Мимас гигантские кратеры занимают существенную часть их поверхности.
На каких-то телах кратеров намного больше, чем на других. Зависит это и от отсутствия или наличия атмосферы, и ее свойств, погоды, и от того насколько тело геологически активно.
Конечно, не все они одинаковые, существуют различные типы ударных кратеров, но, все же, глядя на такие фотографии внутренних планет солнечной системы, луны, спутников газовых гигантов, действительно, сразу бросается в глаза их схожие формы.
Однако, если думать, что кратеры формируются так, как показано на первой демонстрации, может показаться странным, что форма большинства кратеров близка к круглой.
Ведь очевидно, что не могут все астероиды и метеороиды всегда падать только под прямым углом. Также дело не может быть в сферической форме стероидов, которые образуют кратеры, ведь значительная часть таких объектов имеет неправильную форму. Чтобы иметь форму близкую к сфере, как у планеты или крупных спутников, тело должно быть достаточно крупным - несколько сотен километров в диаметре, чтобы под действием собственной гравитации принять шарообразную форму.
Этот предел немного меньше для ледяных тел и больше для каменных. Кроме того, в реальности диаметр кратера значительно больше диаметра упавшего тела, так что все сложнее примитивной идеи о кратере, как об отпечатке шарика.
Один из крупнейших известных кратеров в солнечной системе - бассейн южный полюс Эйткен, диаметр которого около 2500 километров. Возможно, он образовался в результате падения тела, диаметр которого был около 200 километров. Столкновение, правда, вероятно произошло на не очень большой скорости. Именно туда, кстати, недавно прилунился китайский модуль Чанъэ-4. Но таких кратеров диаметром в тысячи километров известно немного, большинство же значительно меньше и тела, которые их образовали, могли иметь самые разные формы.
Во-первых, существуют так называемые простые ударные кратеры. Как можно понять из названия - они имеют достаточно простую форму. Вот типичный представитель - кратер zumba на марсе. Они, как правило, сравнительно небольшие. Диаметр этого кратера около трех километров, хотя максимальный размер зависит от размеров тела на котором кратер образуются.
В таких кратерах нет сложных структур, это достаточно плавное и равномерное углубление. Раньше считалось, что они имеют форму чаши, однако благодаря данным аппарата LRO видно, что форма ближе к конусу. Кратеры Линней(1 картинка) и Зумба (2 картинка) достаточно молодые.
Второй тип - это сложные кратеры. Крупные, с более сложной структурой. В них присутствуют и и террасы и центральные пики. Еще более крупные бассейны могут иметь целую систему колец или вместо одного центрального пика - кольцо пиков. Но, все же, все что мы пока видели, имеет относительно круглую форму.
Это кратеры на поверхности астероида Эрос. Такой странный вид, вероятно, связан с тем, что в теле астероида вместе столкновения уже были трещины и разломы, и это придало кратерам такую необычную форму.
Еще один подобный пример - это известный аризонский ударный кратер на Земле, форма которого также напоминает квадрат. А еще эти кратеры, что при формировании все же были круглыми, могут изменять свою форму с течением времени. На земле они подвергаются воздействию погоды и со временем деградируют.
Вот сравнение скоростей деформации кратеров на марсе земле и луне:
Также форма кратеров может модифицироваться под действием геологических процессов, а ещё на уже существующий кратер могут падать новые объекты. Очевидно, что если начать разбираться, кратеры достаточно разнообразны, однако
во всем что мы показали, пока еще не увидели вот этого (гифка ниже)
А дело вот в чем - астероиды перемещаются на огромных скоростях минимальная impactная скорость (то есть скорость столкновения) астероида для земли 11 км/с а максимальные 72 км/с (39600 км/ч и 259200 км/ч соответственно)
Если говорить о Земле, их замедляет и даже в некотором случае разрушает атмосфера, однако достаточно быстрые и крупные тела все равно врезаются в землю на огромной скорости. Тем более, если речь идет, например, о Луне или Меркурии, где атмосфера не играет роли.
Когда столкновение происходит на такой скорости кинетическая энергия астроида мгновенно высвобождается и больше всего это напоминает мощнейший взрыв. Например, тот же аризонский кратер образовался в результате падения совсем небольшого 50-ти метрового железного метеорита, однако взрыв при этом был сопоставим по мощности со взрывом 20 или даже 40 мегатонной атомной бомбы, что в тысячи раз мощнее бомбы сброшенной на хиросиму. Ну а взрыв уже распространяется равномерно во все стороны и угол под которым произошло столкновение уже не так важен. Но из любого правила есть исключение - вот, например, лунный кратер Арго.
У него, в отличии от большинства кратеров, что мы видели сегодня, немного вытянутая форма. Скорее всего столкновение образовавшее его произошло под очень малым углом и было ближе к горизонтальному.
Вот еще более яркий пример, но уже на марсе.
Область Патера Орк
Этой форме рельефа есть несколько объяснений. Это может быть вообще не ударный кратер, а вулканическое образование. Либо это изначально был круглый ударный кратер, но затем он был деформирован компрессионными силами, либо это была цепочка кратеров, которая под воздействием эрозии приняла такую необычную форму. Но, все же, есть высокая степень вероятности, что это единый ударный кратер. Однако для такой формы столкновения должно было быть почти горизонтальным - под углом меньше пяти градусов к поверхности. Но большинство столкновение, все же, происходит не под таким, почти горизонтальным, углом и поэтому почти все кратеры имеют круглую форму.
Вообще, столкновения - это настолько мощные события, что твёрдая порода ведет себя подобно жидкости и это, кстати, объясняет формирование таких структур, как центральные пики в сложных кратерах. В момент столкновения твёрдая порода тела ведет себя подобно воде, в которую бросили камень, а центральный пик можно сравнить с каплей, которая отрывается от поверхности воды и движется вверх.
Помимо изучения кратеров с помощью космических аппаратов или непосредственно здесь на земле ученые также используют компьютерные модели. В них они могут менять различные параметры, от которых зависит то, каким в итоге будет кратер. Это размеры астероида, его плотность, скорость и, например, гравитация тела на котором образуется кратер.
Подписывайтесь на наш научный канал Telegram @nayka_prosto