Nauka

Kosmiczne kamienowanie

Asteroidy są obok nas

Uderzenie planetoidy o średnicy 500 km. w pierwotną Ziemię. Wizualizacja Uderzenie planetoidy o średnicy 500 km. w pierwotną Ziemię. Wizualizacja Don Davis / NASA
Śledzimy ją od dawna. Planetoida 2005 YU55 przetnie orbitę Ziemi 8 listopada, przelatując bliżej niż Księżyc. Tym razem niczym to nam nie grozi, ale na Ziemi nie brak śladów po zderzeniach z podobnymi obiektami. Także w Polsce.
400-metrowa asteroida 2005 YU55, która 8 listopada tego roku przeleci w odległości 324 600 km od Ziemi, czyli bliżej niż dystans dzielący Ziemię od Księzyca.NASA/Cornell/Arecibo 400-metrowa asteroida 2005 YU55, która 8 listopada tego roku przeleci w odległości 324 600 km od Ziemi, czyli bliżej niż dystans dzielący Ziemię od Księzyca.
Kratery po uderzeniach w Europie o średnicy od 1 do 10 km.Google Imagery, TerraMetrics/NASA Kratery po uderzeniach w Europie o średnicy od 1 do 10 km.

Przed 50 laty odwiedził piękne, choć senne, szwabskie miasteczko Nördlingen pewien amerykański astronom. Zamiast jednak zajmować się niebem i gwiazdami, wpatrywał się pilnie pod nogi i w mury starych kamieniczek. Długo krążył zwłaszcza wokół ratusza i średniowiecznego kościoła św. Jerzego. Wkrótce zdumieni mieszkańcy dowiedzieli się, że do powstania ich miasta i całej okolicy przyczyniły się siły pozaziemskie. Malownicza kotlina, w której jest ono położone, to wielki krater meteorytowy, a większość miejskich budowli wzniesiono ze skał, które uformowały się podczas uderzenia kosmicznego ciała.

Co takiego wypatrzył w kamiennych budowlach młody astronom z Flagstaff, Eugene Shoemaker? Przecież skały z pobliskich kamieniołomów zostały już dawno przebadane przez geologów i uznane za rodzaj tufów wulkanicznych. Przed stu laty prof. Adolf Sauer ze Stuttgartu nadał im nazwę zuwitu (suevit). To znakomity materiał budowlany, wykorzystywany przez stulecia w okolicy, także do obudowy palenisk w piecach.

Nie z tej Ziemi

Shoemaker wiedział, czego szuka. Parę miesięcy wcześniej badał geologię słynnego Krateru Barringera na pustyni w Arizonie, którego pochodzenie było przedmiotem sporu już od XIX w. Jedni uważali, że powstał on w wyniku wybuchu par i gazów wulkanicznych, inni widzieli w nim ślad po impakcie, jak nazywane są zderzenia z mniejszymi lub większymi obiektami kosmicznymi.

W pobranych przez Shoemakera próbkach skał z Krateru Barringera, a także w tych przywiezionych z wycieczki do Nördlingen, jego kolega z amerykańskiej Służby Geologicznej Edward C.T. Chao stwierdził występowanie dwóch odmian kwarcu, które dotąd były możliwe do wytworzenia jedynie w laboratoriach. Ich uzyskanie wymagało tak wysokiego ciśnienia i tak wysokiej temperatury, jakich nie zapewniał żaden z naturalnych ziemskich procesów. Chao nazwał te minerały koezytem i styszowitem (na cześć ich laboratoryjnych odkrywców). Stało się jasne, że ich występowanie w naturze jest świadectwem zaistnienia zupełnie niezwykłych warunków. Warunków nie z tej Ziemi...

Fizycy zdefiniowali je – temperatura powinna znacznie przekraczać 1000 st. C, a ciśnienie sięgać 160 tys. atmosfer. Takie warunki generuje zderzenie dwóch ciał niebieskich, na przykład komety lub planetoidy z planetą. A geolodzy zaczęli sobie przypominać, że znają liczne na powierzchni Ziemi struktury o zagadkowym kolistym kształcie i niejasnej budowie, które mogłyby mieć z tym coś wspólnego.

Przerwana sielanka

Trzeciorzęd – okres w najnowszych dziejach planety, który poprzedzał epokę lodowcową, a rozpoczął się 65 mln lat temu, tuż po zagładzie dinozaurów – to właściwie czas sielanki. Klimat był znacznie cieplejszy od obecnego (z obszaru Polski, na przykład, znane są kopalne liście palm i cynamonu). Życie po kataklizmie, który zmiótł z powierzchni Ziemi dinozaury, odrodziło się niezwykle bujnie. Nasz kontynent co prawda nie całkiem przypominał współczesną Europę. Górotwór alpejski był jeszcze w budowie. Na jego przedpolu dopiero teraz zaistniały w znanym nam kształcie: francuski Masyw Centralny, Góry Kastylijskie i Kantabryjskie na Półwyspie Iberyjskim, Wogezy, Schwarzwald, Harz, Szumawa, Rudawy i nasze Sudety – wszystkie te pasma zostały wypiętrzone wzdłuż uskoków przynajmniej o 1000–1500 m. Tworzyły się też charakterystyczne rowy tektoniczne, w których gromadziły się osady organiczne – dziś zagłębia węgla brunatnego Niemiec, Polski i Czech. Przyroda właśnie „wynalazła” trawę, która objęła w posiadanie wszelkie niezalesione terytoria. W młodszej epoce trzeciorzędu, miocenie, na łąkach i stepach pasły się beztrosko stada trawożerców – przodkowie naszych koni, słoni, królików, gryzoni. Obecne były także antropoidy, krewni naszych przodków – pliopiteki i prokonsule.

Ta trzeciorzędowa europejska sielanka została nagle przerwana w miocenie, ok. 14,4 mln lat temu. W jednej sekundzie niemal cały kontynent ogarnęły iście piekielne warunki. Tego dnia przedarło się przez ziemską atmosferę ciało niebieskie o średnicy 1 km – planetoida pędząca z prędkością 20 km/s (72 tys. km/godz.). Choć obiekt był 10 razy mniejszy od tego sprzed 50 mln lat, który uderzył w Ziemię pod koniec okresu kredowego, towarzyszące mu zjawiska były identyczne – objęły jedynie mniejszy obszar. Impakt kredowy miał następstwa planetarne. Ten mioceński objął swoimi skutkami zapewne tylko nasz kontynent z przyległościami. Rekonstrukcja wydarzeń dokonana przez badaczy niemieckich pokrywa się niemal dokładnie z rekonstrukcją dokonaną przez Waltera Alvareza – odkrywcy impaktu kredowego.

Najpierw, przy pokonywaniu atmosfery, co trwało zapewne nie dłużej niż 2 sekundy, rozległ się wielki huk, a w wyniku silnego sprężania powietrze przed czołem kosmicznej bryły rozgrzało się do kilkudziesięciu tysięcy stopni. Następstwem był przeszywający błysk. W chwili zderzenia z Ziemią powstały dwie fale uderzeniowe. Jedna, po 60 milisekundach wdarła się w podłoże skalne, drążąc olbrzymi dół. Po 10 sekundach miał on głębokość 4500 m. Fala zamknęła wszelkie szczeliny i pory skalne, niszcząc bądź zaburzając strukturę krystaliczną wielu minerałów. To wtedy utworzyły m.in. owe minerały nie z tej Ziemi – koezyt i styszowit. Materia samego meteorytu wyparowała niemal w całości wraz ze skałami, w które trafiła.

Świadek wytłoczony

Druga fala uderzeniowa, skierowana z powrotem ku powierzchni, zaczęła wyrzucać stopione krople i okruchy skał podłoża, które szerokim łukiem wylatywały wysoko w atmosferę. Kula ognista powstała po zderzeniu planetoidy z Ziemią wyrosła na wysokość 100 km, a rozsiane przez nią odłamki skalne rozproszyły się w promieniu setek kilometrów, siejąc śmierć i zniszczenie. Jednocześnie nastąpiło trzęsienie ziemi, a w brzegi pobliskich akwenów morskich uderzyło tsunami. Powietrze poczerniało od pióropuszy sadzy pozostałej po wypalonych lasach. Zapewne obudziły się wulkany. Olbrzymi obszar centralnej Europy przeistoczył się w posępną, jałową pustynię. Po jakimś czasie zapanowały chłód i ciemności, do atmosfery bowiem przedostały się ogromne ilości pyłu.

Dziś, po bez mała 15 mln lat, mamy jedynie dwóch świadków tego zdarzenia. Jeden, jakby zdając sobie sprawę, w jakiej zbrodni uczestniczył, błyskawicznie oddalił się z miejsca zdarzenia i dopiero niedawno rozpoznano go w jego nowym miejscu pobytu. Drugim jest krater Ries (położony w zachodniej Bawarii, ok. 70 km na południe od Norymbergi) i budujące go charakterystyczne skały i minerały. W pierwszej chwili po zderzeniu krater był głęboki na ponad 4 km, a jego średnica wynosiła 13 km. Taka struktura nie może być stabilna (zbyt duża głębokość w stosunku do wytrzymałości skał) i wkrótce, po zawaleniu się stromych ścian, przeobraził się w rozległe zagłębienie o średnicy 24 km z charakterystycznym wzniesieniem centralnym. Krater otoczył wysoki wał tzw. brekcji uderzeniowej – chaotycznej mieszaniny skał, częściowo przetopionych, budujących podłoże, głównie wapienia jurajskiego. Z tej właśnie skały, nazwanej zuwitem, zbudowano średniowieczne Nördlingen. Zapewne w tej postaci moglibyśmy krater podziwiać współcześnie, gdyby nie to, że wkrótce stał się... jeziorem. Osady gromadzące się na jego dnie znacznie go spłyciły i wyrównały dno.

Ten świadek ma bliźniaka, a być może nawet dwóch. Około 40 km na południowy zachód od Nördlingen, w pobliżu Steinheim, znajduje się inny, mniejszy krater. Ma około 3,5 km średnicy i, jak się przypuszcza, powstał wskutek uderzenia meteorytu o wielkości około 100 m. Z kolei około 20 km na północny wschód od Nördlingen odkryto inną, jeszcze mniejszą, bo 9-kilometrową strukturę uderzeniową. Oba obiekty są tego samego wieku co krater Ries. Najprawdopodobniej bryła głównego meteorytu rozpadła się podczas przelotu przez atmosferę, tworząc tzw. spadek łańcuszkowy.

Krater Ries, mimo swojego poważnego wieku i znacznego przeobrażenia przez czynniki naturalne, stał się jednak użyteczną pomocą naukową dla amerykańskich astronautów przygotowujących się do kolejnych wypraw na Księżyc. Między innymi Alan Shepard i Edgar Mitchell, uczestnicy załogowej wyprawy Apollo 14 w 1971 r., szkolili się tu w zbieraniu próbek gruntu.

Świadek przetopiony

A gdzie ten drugi świadek? I dokąd tak spiesznie oddalił się (może bardziej uprawnione byłoby określenie – wyparował) z miejsca zdarzenia? Natknięto się nań w południowych Czechach, w dolinie Wełtawy, zapewne przed wiekami. Jego urodę docenili już ludzie paleolitu. Ale poważnie tropić go zaczęto nieco ponad 200 lat temu. Miał wygląd zielonego szkła butelkowego – więc potraktowano go w pierwszej chwili jako odpad jakiegoś starożytnego przemysłu szklarskiego. Prof. Josef Mayer z Pragi uznał go za obsydian – rodzaj szkliwa wulkanicznego. Oczywiście, ani huty szkła, ani wulkanu nigdy w tym miejscu nie było. Inny badacz, Martin Klaproth, doszedł do wniosku, że te zielone kamyki niepodobne do niczego muszą być jakąś odrębną substancją. Jeszcze inni badacze chcieli uzyskać taki minerał w warunkach laboratoryjnych. Okazało się to niemożliwe. Na właściwy trop wpadł dopiero w 1900 r. austriacki geolog Franz Suess, który ich pochodzenie powiązał z kosmosem. Nazwał je tektytami, co z grecka oznacza „przetopiony”.

Co sprawia, że wełtawitów (inna nazwa to mołdawity, od niemieckiej wersji Wełtawy – Moldau), bo tak je nazwano, nie da się zaszufladkować? Przede wszystkim mają niezwykle jednorodną budowę i skład chemiczny. Składają się prawie wyłącznie z krzemionki i nie zawierają jakichkolwiek mikrokryształów. Poza tym są zdumiewająco suche – zawierają kilkaset razy mniej wody niż szkliwa wulkaniczne i do 10 razy mniej wody niż szkła powstające podczas wybuchów nuklearnych. Podobnie mało, w porównaniu ze skałami ziemskimi, zawierają sodu. A jednak nie pochodzą z kosmosu, nie są przetopionymi fragmentami meteorytów. Nie pochodzą także z Księżyca, bo i taka hipoteza długo była rozważana. Zdecydowanie są ziemskie. Jak zatem powstają i co decyduje o ich rozmieszczeniu?

Dziś nie ulega już raczej wątpliwości, że ich źródłem są ziemskie skały stopione i wyrzucone w przestrzeń w następstwie uderzenia meteorytu w powierzchnię Ziemi. Aerodynamiczny kształt tektytów świadczy o ich podróży przez atmosferę z olbrzymią prędkością. Czy jest jakiś dowód na związek wełtawitów z kraterem Ries? Jest nim wiek, identyczny z wiekiem krateru (14,4 mln lat), a także obliczenia wskazujące, że energia impaktu była wystarczająca do wyrzucenia stopionej materii na odległość 500 km.

Tego rodzaju świadków współczesna nauka zna więcej. Noszą nazwy w zależności od miejsca ich występowania: australity, billitonity (Indonezja), jawanity, filipinity, indochinity, tajlandyty, Muong Nong (Chiny), bediazyty, georgiaity (Stany Zjednoczone), iworyty (Wybrzeże Kości Słoniowej), irgizyty (Kazachstan) i szkło Pustyni Libijskiej. Niestety, w większości przypadków nie wiemy jednak, jakich konkretnie impaktów są to świadkowie i gdzie znajdują się ich macierzyste kratery.

Będą spadały

Gdy uznano za możliwe zderzenia większych obiektów kosmicznych z Ziemią, długo wydawało się, że są to przypadki bardzo rzadkie. Era kosmiczna, a zwłaszcza lata 70., kiedy satelity zaczęły fotografować Ziemię, pozbawiła nas tego złudzenia. Okazało się, że powierzchnia naszej planety jest wprost usiana strukturami, jak je określano, pierścieniowymi, kolistymi.

Z kosmosu widać, że cechuje je zagadkowa zdolność jakby „przeświecania” przez grube, niekiedy silnie zdeformowane warstwy skał osadowych. Ich natura nie jest do końca rozszyfrowana. Jednak fakt, że struktury pierścieniowe są szczególnie szeroko rozprzestrzenione na terenach starych platform, gdzie na powierzchni występują skały, których wiek ocenia się na 4,5–1,7 mld lat, wskazuje, że mogą to być ślady „księżycowego etapu” rozwoju pierwotnej Ziemi. Ślady po intensywnym bombardowaniu meteorytowym, jakie było udziałem planet Układu Słonecznego przed miliardami lat.

Na terenie Europy, kontynentu najlepiej rozpoznanego pod względem geologicznym, potwierdzono obecność blisko 50 struktur impaktowych. W większości są to obiekty stare, ich wiek trzeba liczyć w milionach lat. Te największe to: 80-kilometrowy rosyjski krater Puchezh-Katunki sprzed 167 mln lat, 52-kilometrowy szwedzki Siljan sprzed 376 mln lat oraz 30-kilometrowy portugalski Guarda sprzed 200 mln lat. Ale na liście jest kilka całkiem młodych obiektów – kratery z Estonii i z Polski.

Nasz meteoryt, od miejsca odkrycia zwany meteorytem Morasko, spadł zaledwie 5–6 tys. lat temu. Grupa siedmiu kraterów (największy ma średnicę 100 m) na północ od Poznania to dziś rezerwat przyrody. Ślady dawniejszych impaktów w Polsce są mniej pewne. Za takie uważa się niektóre zagłębienia terenowe w okolicach Fromborka. Geologiczna analiza zdjęć satelitarnych Polski wskazuje na kilka miejsc, gdzie w odległej przeszłości mogło dojść do większych impaktów. To między innymi okolice Złotoryi, na przedpolu Sudetów, wschodnia krawędź Roztocza, być może także tzw. struktura Kościerzyny.

Pozaziemskie obiekty spadają i będą spadać. Szybko rosnąca gęstość zaludnienia Ziemi sprawia, że stają się coraz większym zagrożeniem. Potwierdza to tegoroczne (30 kwietnia) wydarzenie w gospodarstwie pani Alfredy Lewandowskiej ze wsi Sołtmany na Mazurach. Prawie kilogramowy meteoryt uszkodził dach jej budynku gospodarskiego.

Jest kwestią czasu, gdy nad naszymi głowami pojawi się obiekt wielkości planetoidy odpowiedzialnej za powstanie krateru Ries.

Polityka 45.2011 (2832) z dnia 01.11.2011; Nauka ; s. 66
Oryginalny tytuł tekstu: "Kosmiczne kamienowanie"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Kultura

„Zielony rycerz. Green Knight”: filmowy powrót do mitycznej Brytanii

W filmie „Zielony rycerz. Green Knight” Davida Lowery’ego oglądamy Króla Artura i jego rycerzy Okrągłego Stołu. Znowu. Co takiego tkwi w legendach arturiańskich, że współczesna kultura regularnie do nich wraca?

Marcin Zwierzchowski
27.07.2021
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną