Liebe Vereinsmitglieder und Freunde unserer Forschung,
im vorangegangenen Beitrag haben wir hier das Poster der CIRT-Präsentation auf der diesjährigen Lunar & Planetary Science Conference zum Anschauen und Herunterladen eingestellt, im Beitrag davor bereits das im Februar beim LPI (Lunar & Planetary Institute) angenommene Abstract zum Poster veröffentlicht.
Beides ist wie üblich natürlich auf Englisch gehalten, und dabei wird leicht vergessen, dass nicht Alle, die diese Seite besuchen, des Englischen soweit mächtig sind, um eine wissenschaftliche Arbeit mit vielen englischen Fachausdrücken im Detail zu verstehen. Da unser Beitrag zur LPSC mit neuen Forschungsergebnissen den Chiemgau-Impakt in einem möglicherweise ganz neuen Licht erscheinen lässt (was wir in der letzten Zeit bereits immer stärker angedacht haben, vor allem im Hinblick auf die aufregenden Ergebnisse zur Entstehung des Chiemit-Impaktgesteins), soll ein leichterer Zugang mit der nachfolgen deutschen Übersetzung zumindest des Abstracts ermöglicht werden.
Vorher aber zum Begriff „Airburst“: Ins Deutsche übersetzt heißt Airburst „Luftdetonation“ und ist speziell im militärischen Sprachgebrauch angesiedelt. Kosmische Airburst meint gewaltige Explosionen in der Erdatmosphäre, die ursprünglich mit dem Eintritt von Asteroiden und Kometen in die dichtere Atmosphäre verknüpft wurden. Heute weiß man und registriert es (Earth Impact Effects Programm EIEP), dass es regelmäßig zu Airbursts auch kleinerer Projektile kommt, z.B. von 4 m-Projektilen im Mittel alle 1,3 Jahre, von 10 m-Projektilen alle 10 Jahre und von 20 m Projektilen alle 60 Jahre.
51st Lunar & Planetary Science Conference 2020, The Woodlands, Texas.
BODENNAHE AIRBURST-IMPAKTE: PETROGRAFISCHE UND BODENRADAR-MESSUNGEN SPRECHEN FÜR EIN MÖGLICHERWEISE VERGRÖSSERTES CHIEMGAU-IMPAKTEREIGNIS (BAYERN, SÜDOSTEUTSCHLAND). K. Ernstson1, J. Poßekel2 und M.A. Rappenglück3, 1Universität Würzburg, 97074 Würzburg, Deutschland (kernstson@ernstson.de), 2Geophysik Poßekel Mülheim, Deutschland, (jens.possekel@cityweb.de) 3Institut für Interdisziplinäre Studien, D-82205 Gilching, Deutschland (mr@infis.org).
Einführung
Der Asteroideneinschlag in der Nähe der russischen Stadt Tscheljabinsk im Jahr 2013 war der größte Airburst auf der Erde seit dem Tunguska-Ereignis von 1908. Inzwischen gibt es Wissenschaftler, die einen Airburst als viel gefährlicher für die Erdbewohner ansehen als direkte Projektil-Einschläge mit der Bildung von Meteoritenkratern [1]. In der geologischen Vergangenheit müssen Impakte, die von riesigen Airbursts begleitet wurden, periodisch die Erde getroffen haben, wobei sich der Begriff Impakte darauf bezieht, dass in der Atmosphäre explodierende Projektile ihre Spuren auch am Boden hinterlassen können, um flache Krater zu bilden. Wir berichten hier über die Auswirkungen eines vermuteten großen Airburst-Ereignisses, dessen Spuren durch kleine Krater, Schockwirkungen, eine ausgedehnte oberflächliche Schmelzgesteinsschicht und signifikante Hinweise aus Bodenradar-Untersuchungen dokumentiert sind.
Abb. 1. Lageplan für die Schmelzgesteinsplatte von Bach bei Regensburg (grüner Pfeil und roter Pfeil oben rechts) und das Kraterstreufeld vom Chiemgau-Impakt (blau). Unten: Skizze der Lagerung der Schmelzgesteinsplatte.
Die Regensburg/Bach-Schmelzgesteinsplatte
Anfang des neuen Jahrtausends wurde eine ca. 500 m x 50 m große Platte aus oberflächlichem granitischem Schmelzgestein mit reichlicher Glasbildung bis in eine Tiefe von etwa 1 m (Abb. 3), die entlang des höchsten Punktes des Granitmassivs über dem Donautal (Abb. 1) ansteht, von einem lokalen Mineraliensammler entdeckt, ein gewisses Interesse bei einem Geologen weckte, frühe, unveröffentlichten mineralogische Arbeiten initiierte und praktisch in Vergessenheit geriet. Menschliche und vulkanische Aktivitäten können (und wurden) absolut ausgeschlossen werden, und das Phänomen war offensichtlich der geologischen Kartierung im Wald entgangen. In Ermangelung plausibler anthropogener oder geologischer Ursachen wurde bald ein Meteoriten-Einschlagereignis in Betracht gezogen, und da weit und breit kein Einschlagkrater von irgendeiner signifikanten Größe bekannt war, wurde das oberflächliche Schmelzen des Granits durch einen Airburst als mögliche Erklärung diskutiert. In Analogie zur Bildung des berühmten libyschen Wüstenglases und zum Trinity-Kernwaffenexperiment mit der Bildung des Trinitit-Glases [2] wurde eine ausgedehnte Glasbildung an der Oberfläche in Betracht gezogen, und neue petrographische Analysen bestätigen ein Einschlag-Schockereignis als sehr wahrscheinliche Ursache für das Schmelzen des Granits (Abb.2).
Abb. 2. 300-MHz-Bodenradar direkt auf der geschmolzenen Gesteinsplatte. Oben rechts: Granitisches blasiges Schmelzgestein. Dünnschliffaufnahme, Mitte: Quarzkörner in stark blasigem Glas aus der Schmelzgesteinsplatte, gekreuzte Polarisatoren und paralleles Licht. Unten links: SiO2-Ballenstrukturen als Schockeffekt. Unten rechts: PDF in Quarz als Schockeffekt.
Schockwirkungen in der Schmelzgesteinsplatte
In Bezug auf die Impaktnomenklatur kann das Material der Schmelzplatte als Impakt-Schmelzgestein betrachtet werden, in dem Relikte von Graniten mit einer stark blasenförmigen Glasmatrix koexistieren (Abb. 2 B, C). Der Granit muss offensichtlich so stark erhitzt worden sein, dass nur Quarzkörner überleben konnten (Abb. 2C). Diese Quarzkörner müssen eine extreme Zertrümmerung erfahren haben (Abb. 2C, Einlage), möglicherweise durch einen thermischen Schock. Schock-Effekte, wie sie bei Quarz aus Einschlagkrater bekannt sind, werden in allen analysierten Proben beobachtet, und wir nennen planare Deformationsstrukturen (PDF, Abb. 2E), offene Schockspallation-Zugbrüche und diaplektisches Glas, das in Ballenstrukturen übergeht (Abb. 2D).
Die Bodenradar-Messungen
Ein Beispiel für typische Bodenradar-Parameter wie Schichtung, Mächtigkeiten, deren Variationen und Veränderungen der Fazies ist in Abb. 3A dargestellt. Das bemerkenswerteste Merkmal sind jedoch starke Radarreflexionen von einer schalenförmigen Struktur innerhalb des ansonsten homogenen Granits, die ein Segment eines perfekten Kreises über fast 50 m abbilden (Abb. 3B). Die Signalpolarität deutet auf einen luftgefüllten Riss geringer Dichte und hoher Porosität hin, der durch starke Zugkräfte entstand. Eine andere Erklärung als eine punktförmige Quelle von Druckspannungen (eine Explosion) in einiger Entfernung über dem Boden, die eine reflektierte Entlastungswelle mit äquivalenter Geometrie erzeugt und an die oberflächliche Impaktkrater-Interferenzzone erinnert [3], verursacht grundlegende Schwierigkeiten. Weitere schüsselförmige Radar-Reflektoren entlang der Schmelzgesteinsplatte (Abb. 4) weisen auf eine grundlegende Verbindung und einen gemeinsamen Entstehungsprozess hin.
Abb. 3. A: Typisches Radargramm von der Schmelzgesteinsplatte. B: Der schüsselförmige Radar-Reflektor. Man beachte, dass das Radargramm ein 2D-Ausschnitt einer möglicherweise viel größeren Struktur ist.
Bild 4. Schüsselförmige und unregelmäßige starke Reflektoren sind in der Schmelzgesteinsplatte reichlich vorhanden.
Diskussion:
Nach der Entdeckung drs Schmelzgesteinsplatte bei Bach und einer vermuteten Bildung durch einen Impakt-Airburst wurde bald ein Zusammenhang mit dem mittlerweile etablierten Chiemgauer Mehrfachimpakt ([4, 5], mit weiteren Zitaten) mit dem 120 – 130 km entfernten Kraterstreufeld (Abb. 1) gesehen, da neben der Kraterbildung (Tüttenseekrater, Chiemsee-Doppelkrater etc.) auch die Rolle starker Airbursts beim Chiemgau-Impakt immer deutlicher wurde. Im Hinblick auf Effekte von Plasmabildung und Neutronenstrahlung im Kraterstreufeld, die offensichtlich reichlich beobachtet und diskutiert wurden, erwähnen wir darüber hinaus weit verbreitete Auswirkungen extremen Bodenerhitzung ([5, 6], und weitere Zitate dort). Es werden Halos stark erhöhter Temperaturen (>1.500°C) um kleinere Krater herum beobachtet, und anomal ausgeprägte magnetische Suszeptibilität-Peaks, die über große Gebiete in einiger Tiefe im Boden gemessen wurden und nicht industriellen oder geogenen Ursprungs sind, könnten gut durch eine Impakt-Ummagnetisierung aufgrund starker Temperaturüberprägung erklärt werden. Ungewöhnlich stark magnetisierte Kalksteingerölle und -blöcke aus einigen der kleineren Krater, die superparamagnetische Nanopartikel enthalten, deuten auf kurzzeitige hohe Druck-Temperatur-Bedingungen hin. Insbesondere die Bildung des Chiemit-Kohlenstoff-Impaktits, der Diamanten und Carbine enthält, lässt sich durch eine spontane Schock-Inkohlung der Vegetation im Einschlaggebiet erklären [6]. Daher könnten ein oder mehrere Airbursts im Chiemgau diese Beobachtungen gut erklären, insbesondere im Hinblick auf einen für das Chiemgau-Impaktereignis erwogenen, locker gebundenen Asteroiden geringer Dichte oder aufgelösten Kometen [4, 5].
Schlussfolgerungen
Während Impakt-Airbursts und ihre Bedrohung für die Menschheit allgemein für hoch in der Atmosphäre explodierenden Asteroiden oder Meteoroiden diskutiert werden, zeigen wir hier, dass ein größer dimensionierter Airburst nahe der Erdoberfläche ausgelöst wurde, wobei nicht nur auffällige Krater gebildet wurden (Chiemgau-Einschlag), sondern offensichtlich auch starke Schock-Wirkungen ohne Kraterbildung ausgeübt wurden (Bach). Ein vergleichbares Ereignis ist unseres Wissens bisher auf der Erde nicht nachgewiesen worden. Damit relativiert sich auch die jüngste Diskussion um die Bildung des libyschen Wüstenglases, bei der zugunsten eines bisher nicht gefundenen Einschlagkraters erneut eine Airburst-Formation ausgeschlossen wird und die oben erwähnte Gefahr durch Airbursts als übertrieben angesehen wird [7]. Dieser Auffassung steht unsere hier präsentierte Forschung entgegen. Während der Chiemgau-Einschlag relativ gut zwischen 900 und 600 v. Chr. datiert ist [8], liegt für die Schmelzgesteinsplatte keine Datierung vor, obwohl aufgrund der geringen Bodenbildung und der Frische der Gläser ein sehr junges Alter wahrscheinlich ist und ein synchrones Einschlagereignis ernsthaft in Betracht gezogen werden muss. Ansonsten muss davon ausgegangen werden, dass bodennahe Airbursts wesentlich häufiger als bisher angenommen waren.
Literatur: [1] Boslough, M. (2015) Airburst Modeling, https://www.osti.gov/servlets/purl/1328668. 2] Hermes, R. und Strickfaden, W. (2005) Nuclear Weapons J., 2, 2-7. 3] Melosh. H.J. (1989) Einschlagkrater: Ein geologischer Prozess, New York (Oxford University Press). [4] Ernstson, K. et al. (2010) J. Siberian Fed. Univ., Eng. Techn., 1, 72-103. [5] Rappenglück, M.A. et al. (2017) Z. Anomalistik, 17, 235-260. [6] Shumilova, T.G. et al. (2018) Acta Geologica Sinica (dt. Hrsg.), 92, 2179-2200. [7] Cavosie, A.J. und Koeberl, C. (2019) Geologie, 47, 609-612. 8] Rappenglück, B. et al. (2020) Nuncius Hamburgensis, Wolfschmidt, G. (Hrsg.), im Druck.