Най-старият известен кратер в света, образуван от астероид, е на 3 милиарда години

Точно такъв е случаят с възрастта на един ударен кратер, скрит дълбоко в отдалечените храсталачни земи на пустинната област Пилбара в Западна Австралия.

Спорът за възрастта на кратера

Първоначално екипът, открил ударната структура North Pole Dome, известна още като Miralga, оценява възрастта ѝ на около 3,47 милиарда години – значително повече от всички други доказателства за древен космически удар, откривани досега.

След това обаче втори екип оспорва тази оценка и твърди, че кратерът трябва да е по-млад от 2,77 милиарда години.

Сега първоначалният екип е изследвал миниатюрни кристали в ударните структури на мястото и е установил, че събитието, създало кратера, се е случило преди около 3,024 милиарда години. Това потвърждава статута му на най-стария известен метеоритен кратер на Земята.

„По-младата интерпретация допускаше кратерът да е на възраст между около 2,77 милиарда и 400 милиона години – интервал, който обхваща приблизително половината от историята на Земята“, казва геологът Крис Къркланд от Университета „Къртин“ в Австралия.

„Новата възраст от около 3,02 милиарда години поставя удара недвусмислено в архая – епоха, в която земната кора, океаните, атмосферата и ранният живот все още са се оформяли.

„Това всъщност го прави уникален: той е единственият ударен кратер от архая, признат към момента на Земята.“

Защо на Земята са останали толкова малко кратери

Ако сравним Земята с Луната, Меркурий или Марс, една разлика веднага изпъква. Нашата планета е далеч по-слабо осеяна с кратери от тях.

Възможно е земната атмосфера да е предпазвала планетата от част от по-малките удари по време на интензивното бомбардиране в ранната история на Слънчевата система. Според учените обаче основната причина днес да откриваме толкова малко кратери е друга: Земята е много по-динамична планета.

Ерозията и геоложките процеси вероятно са заличили голяма част от следите, оставени от древни космически сблъсъци.

Повечето ударни кратери, които можем да разпознаем на Земята, са на възраст под 2 милиарда години – тоест по-млади от половината от 4,5-милиардната история на планетата. Сред по-новите, но също впечатляващи примери е и гигантският кратер под Гренландия, образуван от астероид или комета.

Преди откриването на North Pole Dome най-старата широко приета ударна структура беше кратерът Ярабуба, също в Западна Австралия, датиран на 2,23 милиарда години.

Пилбара: рядко запазен прозорец към младата Земя

Днес North Pole Dome почти не прилича на кратер. След милиарди години мястото изглежда като непретенциозен участък от храсталаците на Пилбара – на пръв поглед неособено различен от околния пейзаж.

Но самата Пилбара е различна от почти всяко друго място на планетата.

„Пилбара съхранява едни от най-слабо променените архайски скали на Земята. На места все още могат да се видят древни лавови потоци, възглавнични базалти, кремъчни скали, хидротермални отложения и скали, свързани с някои от най-ранните следи от живот. Повечето толкова стари скали са били погребани, нагрети, деформирани, ерозирани или върнати обратно в геоложкия кръговрат“, казва Къркланд.

„Пилбара е толкова специална, защото все още пази разчетими фрагменти от ранната земна повърхност – фрагменти, които не са били изтрити от геоложкото рециклиране.“

Изследователите започват да разкриват истинската природа на кратера, когато в повърхностни скални разкрития откриват необичайни структури: шокови конуси.

Шоковите конуси и минералният часовник

Шоковите конуси са сред ключовите признаци, по които се разпознава място на удар. Те се образуват, когато сблъсъкът изпраща мощна ударна вълна през земната основа и оставя в скалите характерни конусовидни пукнатини.

Първоначално изследователите определят възрастта на структурата на 3,47 милиарда години, като проучват скалите около мястото на удара.

Сега обаче те извършват много по-подробен анализ, насочен към минералите в увредените от удара скали, свързани с шоковите конуси.

„Ключовото доказателство идва от циркона – миниатюрен, но изключително устойчив минерал, който може да пази геоложкото време в продължение на милиарди години“, обяснява Къркланд в свое изявление.

„Някои циркони от North Pole Dome имат необичайни разклонени, скелетни форми. Ние ги тълкуваме като кристали, променени от удара – образувани, когато по-стар циркон е бил нарушен, частично прекристализиран и на места израснал отново под въздействието на силното нагряване, причинено от сблъсъка.

„Тези цирконови кристали записват събитие отпреди около 3 милиарда години и според нас това е най-добрата оценка за времето на удара.“

Цирконът е един от най-надеждните инструменти, с които разполагаме за геоложко датиране.

Докато се образува, цирконът поема следови количества уран, но почти не допуска олово. С течение на времето уранът в него се разпада до олово. Затова всяко олово, открито в кристал циркон, трябва да е резултат от радиоактивния разпад на урана.

Тъй като скоростта на този разпад е известна много точно, съотношенията между различните форми на оловото могат да се използват за датиране на циркона.

Но изследователите не се опират само на циркона. Те анализират и кристали апатит, образувани, когато горещи флуиди са преминавали през скалите, напукани от удара. Изотопните съотношения в апатита дават възраст от около 3,019 милиарда години – изключително близка до датировката по циркон. Подобни минерални и изотопни следи помагат да разберем по-добре и други метеоритни кратери по света.

Защо възрастта от 3 милиарда години е толкова важна

Тази възраст има значение, защото поставя удара в свят, много различен от днешната Земя.

„Кратер на 3 милиарда години е свидетелство за удар в много по-млада Земя – с по-гореща кора, различни повърхностни условия и ранни микробни екосистеми“, казва Къркланд.

„Той може да ни покаже как ударите са напуквали древната кора, как са прокарвали горещи флуиди през скалите и как вероятно са променяли средите, в които ранният живот е съществувал или се е съхранявал.“

Това не е най-старото доказателство за космически удар на Земята.

В още по-древни скали в Австралия и Южна Африка са откривани миниатюрни разтопени капчици от материал, изхвърлен при древни сблъсъци. Но тези находки не показват къде точно са паднали телата, нито как са изглеждали кратерите им. В далеч по-късната история на планетата връзката между удар и глобални последици се вижда особено ясно при астероида, който е убил динозаврите.

Повече от разтопени следи

North Pole Dome предлага много повече от разтопени остатъци.

Макар ръбът на кратера и останалите издигнати форми отдавна да са били отнесени от ерозията, мястото все още може да се тълкува като истински кратер. Именно затова то може да помогне на учените да изследват как космическите удари са взаимодействали с планетата в решаващ период – времето, когато животът е започвал да се появява.

„Изненадата беше, че отговорът не съвпадна нито с първоначалната стратиграфска оценка, нито с много по-младата стратиграфска преинтерпретация“, казва Къркланд.

„Минералите дадоха трети отговор: преди около 3,02 милиарда години цирконът е прекристализирал, а хидротермалният апатит е израснал. Ето защо прякото датиране е толкова важно. То позволява на скалите и на минералите в тях сами да дадат своя времеви печат.“

Изследването е публикувано в Geology.