Krater Meteorytowy w stanie Arizona.

Krater Meteorytowy (inaczej Krater Barringera) w stanie Arizona (USA). Ta jedna z najbardziej znanych i najlepiej zachowanych struktur uderzeniowych liczy sobie nie więcej niż kilkadziesiąt tysięcy lat. Zdjęcie: Służba Geologiczna USA.

Od początku swoich dziejów Ziemia – tak jak inne planety Układu Słonecznego – była bombardowana przez deszcze meteorytów oraz planetoidy. Znalezienie najstarszych pamiątek po przybyszach z kosmosu jest jednak bardzo trudne.

Patrząc na upstrzoną kraterami uderzeniowymi powierzchnię Księżyca lub Marsa można się zastanawiać, dlaczego podobnych, równie efektownych pamiątek nie znajdujemy na naszej planecie. Poza nielicznymi wyjątkami (na przykład Meteor Crater w Arizonie) odnalezienie śladów impaktów, czyli upadków materii pozaziemskiej, wymaga nierzadko żmudnych badań. Słynny krater Chicxulub na Jukatanie, będący pozostałością po uderzeniu meteorytu w końcu kredy, odkryto dopiero dzięki badaniom geofizycznym.

Kratery na Księżycu.

Kratery na Księżycu. Na zastygłym i martwym satelicie Ziemi ślady dawnych impaktów mogą przetrwać w nienaruszonym stanie miliony lat. Zdjęcie: NASA, misja Apollo 11.

W odróżnieniu od martwego Księżyca i Marsa Ziemia jest jednak planetą aktywną, stale zmieniającą swoje oblicze. Ruch kier (płyt) litosfery powoduje, że niektóre ślady po impaktach mogą zniknąć bezpowrotnie.

Kratery mogą też zniknąć pod grubymi warstwami późniejszych osadów. Ślady po impaktach znajdujące się na kontynentach ulegają z kolei erozji. Swoją cegiełkę dokładają też organizmy żywe, które dodatkowo przyspieszają procesy niszczenia struktur będących pozostałościami po upadkach meteorytów.

Wszystkie te czynniki powodują, że większość znanych nam dzisiaj kraterów jest stosunkowo młoda – przynajmniej w geologicznej skali czasu. Natomiast znalezienie śladów impaktów z dalekiej przeszłości to bardzo trudne zadanie.

Bombardowanie Ziemi w archaiku

Pozostałości po dawnych kraterach uderzeniowych muszą jednak istnieć – chociażby z tego powodu, że Ziemia w najwcześniejszych etapach swoich dziejów była bardzo intensywnie bombardowana przez meteoryty, a nawet większe ciała kosmiczne. Proces ten był szczególnie silny od momentu powstania naszej planety – to jest około 4,6 mld lat temu – do około 3,9 mld lat temu.

Niektóre z ówczesnych impaktów miały katastrofalne skutki. Hipotetyczna kolizja Ziemi z ciałem wielkości Marsa około 4,1 mld lat temu doprowadziła prawdopodobnie do powstania Księżyca, a także przetopienia całej skorupy ziemskiej i zniszczenia wszelkich śladów ewentualnego życia.

To katastrofalne zdarzenie spowodowało, że nie możemy dzisiaj znaleźć na Ziemi skał starszych niż liczących sobie 3,85 mld lat. Wyjątek stanowią cyrkony – odporne minerały stanowiące akcesoryczny składnik granitoidów. Najstarsze z nich liczą sobie ponad 4,4 mld lat i są pozostałością po skałach zniszczonych podczas wielkiego bombardowania Ziemi we wczesnym archaiku.

Najstarsze skały

Ponieważ najstarsze skały, znalezione na Grenlandii, mają ponad 3,8 mld lat, to możemy przypuszczać, że to właśnie w nich, albo w skałach nieco młodszych, zachowały się najstarsze ślady impaktów. W rzeczywistości skały sprzed blisko 4 mld lat są tak rzadkie, a stopień ich przeobrażenia tak wysoki, że nie mamy praktycznie szans na odkrycie w nich czegokolwiek przypominającego resztki kraterów uderzeniowych.

Sytuacja zmienia się jednak, jeśli weźmiemy pod uwagę skały liczące około 3 mld lat. Jest już ich całkiem sporo. Najstarsze, duże fragmenty skorupy kontynentalnej o wieku przekraczającym granicę 3 mld lat znaleźć można w kilku miejscach na Ziemi:

  • w północno-wschodniej Kanadzie oraz południowo-zachodniej Grenlandii; stamtąd pochodzą gnejsy Acasta, zawierające jedne z najstarszych cyrkonów na Ziemi, a także skały grenlandzkiej nadgrupy Isua, zawierające przypuszczalnie pozostałości materii organicznej sprzed 3,8 mld lat, świadczącej o istnieniu już wówczas prymitywnych form życia,
  • na terenie Republiki Południowej Afryki (tarcza Kaapvaal); znaleziono tam między innymi najstarsze na świecie kompletne sekwencje skał osadowych z pogranicza lądu i morza, ze śladami działalności pływów morskich; skały te (nadgrupa Pongola) liczą sobie ponad 3,0 mld lat,
  • w północno-zachodniej Australii (tarcza Pilbara); to stamtąd pochodzą najstarsze skamieniałości, sprzed 3,5 mld lat.

Z dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że ślady najstarszych impaktów powinny być znalezione właśnie w jednym z tych miejsc.

Krater Vredefort

I rzeczywiście – jeden z najbardziej znanych kraterów datowanych na proterozoik znajduje się w RPA. Jest to krater Vredefort. To nie tylko jedna z najstarszych, ale także i największych struktur uderzeniowych zachowanych do dzisiaj na powierzchni Ziemi.

Krater Vredefort.

Zdjęcie satelitarne kopuły Vredefort w południowej Afryce. Są to pozostałości gigantycznego krateru uderzeniowego sprzed 2 mld lat. Zdjęcie: NASA.

Krater Vredefort ma ponad 160 kilometrów średnicy. Asteroida, której upadek doprowadził do powstania tak gigantycznej struktury, musiała mieć co najmniej 5 km średnicy. Zdarzenie to miało miejsce 2,02 mld lat temu.

Struktura Vredefort, choć jest jedną z najstarszych, to i tak została utworzona 2,5 mld lat temu po powstaniu Ziemi. Znalezienie starszych kraterów (lub przynajmniej pozostałości po nich) okazało się niezwykle trudne – chociaż w archaiku (4,6 mld – 2,5 mld lat temu) upadki meteorytów oraz planetoid były o wiele częstsze niż obecnie!

Krater Suavjärvi

Mimo to geologom udało się odnaleźć ślady impaktów starszych niż Vredefort. Jednym z nich jest krater Suavjärvi w rosyjskiej części Karelii (w pobliżu granicy z Finlandią).

Suavjärvi to efekt impaktu sprzed 2,4 mld lat (najwcześniejszy paleoproterozoik). Struktura ma około 16 km średnicy (jest więc stosunkowo niewielka w porównaniu z kraterem Vredefort) i znajduje się w niej obecnie jezioro.

Ślady tego impaktu nie zostały znalezione w jednym z wymienionych wcześniej trzech obszarów, ale na terenie tarczy bałtyckiej (inaczej fennoskandzkiej). To jedna z najstarszych części dzisiejszej Europy. Spore obszary Karelii oraz półwyspu Kola zbudowane są ze skał liczących ponad 2,5 mld lat.

Na pograniczu archaiku i paleoproterozoiku (2,5 mld lat temu) rejon ten uległ prawdopodobnie konsolidacji, wchodząc w skład większego kontynentu. Niewykluczone, że był nim superkontynent Kenorland, którego rozpad został zapoczątkowany 2,45 mld lat temu, a więc na krótko przed powstaniem krateru Suavjärvi.

O ile skały liczące sobie 2,5 mld lat są stosunkowo częste na terenie Karelii, o tyle pamiątki sprzed 3-3,5 mld lat stanowią rzadkość. A zatem poszukiwania kraterów starszych niż Suavjärvi trzeba prowadzić gdzie indziej – najlepiej w jednym z trzech wymienionych wcześniej obszarów.

Krater (?) Maniitsoq

I rzeczywiście: najstarszą strukturę wiązaną z impaktem wykryto tam, gdzie znajdują się najstarsze skały na Ziemi – w południowo-zachodniej Grenlandii. Znalezisko liczy sobie aż 3 mld lat i 100 km średnicy! To miliard lat więcej niż słynny krater Vredefort.

Struktura nosi nazwę Maniitsoq i została wykryta dzięki badaniom geofizycznym. Teren, na którym ją znaleziono, jest zbudowany głównie ze skał liczących 3,1 mld lat.

Maniitsoq na Grenlandii.

Krajobraz okolic Maniitsoq na Grenlandii. To tutaj znaleziono ślady struktury, która może być pozostałością po impakcie sprzed 3 mld lat. Zdjęcie: Wikimedia Commons.

Wszystko to brzmi imponująco. Naukowcy nie są jednak pewni, czy struktura Maniitsoq jest rzeczywiście pozostałością krateru uderzeniowego. Niewykluczone, że te wątpliwości nie opuszczą badaczy przez długie lata. Prawdopodobieństwo znalezienia efektownego i całkowicie pewnego krateru datowanego na mezoarchaik (tak jak Maniitsoq) jest niestety znikome.

Do odkrycia bardziej entuzjastycznie odnoszą się koncerny wydobywcze zainteresowane eksploatacją znajdujących się w rejonie Maniitsoq złóż niklu i platyny. Liczą one na to, że model impaktowy dobrze wyjaśni budowę tych złóż. A to z kolei ułatwi ich eksploatację.

Maniitsoq to nie jedyna kontrowersyjna struktura datowana na archaik i proterozoik, której powstanie wiązane jest z upadkiem ciała kosmicznego. Najbardziej znaną jest znajdujący się w Kanadzie krater Sudbury. Wokół niego również narosło sporo kontrowersji.

Zgromadzenie dowodów przemawiających za kosmiczną genezą struktury Sudbury zajęło kilkadziesiąt lat badań. Badań – dodajmy – bardzo intensywnych, gdyż na tym obszarze znajdują się jedne z najbogatszych na świecie złóż niklu, miedzi, platyny, a także innych metali.

Krater Sudbury.

Struktura z okolic Sudbury (Kanada) dobrze obrazuje trudności związane z poszukiwaniem śladów najstarszych impaktów. Słabo widoczny, eliptyczny zarys obejmujący większość zdjęcia to pozostałości po kraterze sprzed 1,85 mld lat. W prawym górnym narożniku widoczne jest natomiast jezioro wypełniające znacznie młodszy (i lepiej zachowany) krater sprzed 37 mln lat. Zdjęcie: NASA.

Mimo ogromnego zainteresowania rejonem Sudbury udowodnienie impaktowej genezy tej struktury (powstałej około 1,85 mld lat temu) nie było więc proste. Można przypuszczać, że podobnie będzie także w przypadku Maniitsoq.

W tej chwili trudno więc jednoznacznie stwierdzić, która z wymienionych struktur jest rzeczywiście najstarszym kraterem uderzeniowym na Ziemi. A może musimy zaczekać jeszcze na inne odkrycia?

Lista rekordzistów

Niezależnie od wszelkich kontrowersji lista najstarszych struktur impaktowych na Ziemi może wyglądać następująco (stan na sierpień 2012):

  1. Maniitsoq w południowo-zachodniej Grenlandii; 3,0 mld lat i 100 km średnicy.
  2. Suavjärvi w Karelii; 2,4 mld lat i 16 m średnicy.
  3. Vredefort w RPA; 2,0 mld lat i 160 km średnicy.

Spośród pewnych kraterów uderzeniowych liderem pod względem wieku pozostaje Suavjärvi, natomiast pod względem wielkości – Vredefort. Wyjaśnienie kontrowersji związanych ze strukturą Maniitsoq może zaowocować dużymi zmianami na zaprezentowanej liście.