Çarpma krateri

Çarpma krateri, daha küçük bir gök cisminin (asteroit, kuyruklu yıldız ya da göktaşı) saniyede kilometrelerle ölçülen bir hızla katı bir yüzeye çarpmasıyla açılan çukurdur. Tipik bir çarpma kraterinin kenarı çevredeki araziden yüksek, tabanı ise çevreden alçaktır. Ay'ın, Merkür'ün ya da Jüpiter'in uydusu Callisto'nun yüzeyine bakınca gördüğümüz iç içe geçmiş halkaların neredeyse tamamı bu yolla oluşmuştur. NASA'ya göre Callisto, Güneş Sistemi'nde kraterle en yoğun kaplı cisimdir.

Bir krater nasıl oluşur?

Bir çarpma, yere düşen bir taştan çok bir patlamaya benzer. Dünya'ya çarpan cisimler en az yaklaşık 11 km/s hızla gelir; bu değer Dünya'nın kaçış hızıdır. Ortanca çarpma hızı ise 20 km/s civarındadır. Bu hızda cismin hareket enerjisi bir anda ısıya ve şok dalgasına dönüşür. Gezegen bilimciler süreci üç aşamada anlatır:

1. Temas ve sıkışma: Saniyenin onda birleri kadar süren bu aşamada şok dalgaları hem çarpan cismi hem de zemini sıkıştırır. Büyük çarpmalarda basınç 1 terapaskalı aşar.
2. Kazı: Zemin dışarı doğru fırlatılır ve geçici bir boşluk açılır. Bu geçici çukurun derinliği çoğunlukla çapının dörtte biri ile üçte biri arasındadır. Fırlatılan malzeme (ejekta) kraterin çevresine serilir.
3. Değişim ve çökme: Dengesiz çukur kendi ağırlığı altında çöker, duvarlar kayar ve krater son biçimini alır.

Süreç patlama gibi işlediği için kraterler, cisim eğik bir açıyla gelse bile neredeyse her zaman yuvarlaktır. Belirgin biçimde oval bir krater ancak çok yatık açılı çarpmalarda oluşur.

Basit ve karmaşık kraterler

Küçük kraterler düzgün bir kâse biçimindedir; bunlara basit krater denir. Belli bir boyutun üstünde çöken duvarlar basamaklanır, taban genişleyip düzleşir ve ortada bir tepe yükselir: bu da karmaşık kraterdir. Geçiş boyutu yüzey kütleçekimine bağlıdır. Dünya'da karmaşık kraterler 2-4 km çaptan itibaren görülürken, kütleçekimi daha zayıf olan Ay'da bu sınır 20 km civarındadır. Ay'daki Tycho krateri tipik bir örnektir: NASA'nın Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) verilerine göre yaklaşık 82 km çaplı bu kraterin merkezî tepesi tabandan yaklaşık 2 km yükselir. Daha da büyük havzalarda tek tepe yerine, çapı kraterinkinin kabaca yarısı kadar olan bir tepe halkası oluşur.

Bir yapının çarpma kökenli olduğu nasıl anlaşılır?

Dünya'da aşınma, levha hareketleri ve volkanizma eski kraterleri siler, gömer ya da biçimini bozar. Bu yüzden yalnız görünüşe bakılarak karar verilmez; şok dalgasının kayaçlarda bıraktığı izler aranır:

• Şoklanmış kuvars: Çok yüksek basınçla kristal yapısı bozulmuş kuvars taneleri. Koesit ve stişovit gibi yüksek basınç mineralleri de bu izlerin en güçlüleri arasındadır.
• Parçalanma konileri: Kayaçta oluşan, ok ucu biçimli çizgilerle süslü koni yüzeyleri.
• Breş ve erimiş kayaç: Krater tabanının altında kırılıp yeniden çimentolanmış kayaçlardan oluşan bir mercek ve çarpmayla erimiş malzeme.

Arizona'daki Meteor Krateri (Barringer Krateri) bu yaklaşımın simgesidir. Yaklaşık 50.000 yıl önce, 50 m kadar çaplı demir-nikel bir göktaşının açtığı krater yaklaşık 1,2 km genişliğinde ve 170 m derinliğindedir. Edward Chao ve Eugene Shoemaker 1960'ta kraterde koesit bularak çarpma kökenini ortaya koydu. Bugün Dünya'da bilimsel olarak doğrulanmış çarpma yapısı sayısı 190 civarındadır.

Kraterlerle yüzey yaşı ölçmek

Yeni oluşmuş bir yüzeyde krater yoktur; zaman geçtikçe kraterler birikir. Bir bölgedeki farklı boyutlardaki kraterler sayılarak o yüzeyin ne kadar süredir açıkta olduğu tahmin edilir. Krater sayımı denen bu yöntem, Luna ve Apollo görevlerinin getirdiği Ay örneklerinin radyometrik yaşlarıyla ayarlanmıştır. Atmosferi yok denecek kadar ince olan Ay'da kraterler milyarlarca yıl korunur; NASA bu nedenle Ay kraterlerini iç Güneş Sistemi'nin çarpma tarihinin kaydı olarak görür. Ayrıntılar Ay'ın yüzeyi sayfasında.

Yöntemin tuzağı ikincil kraterlerdir: büyük bir çarpmanın fırlattığı kaya blokları da yere düşerek krater açar. Mars'taki Zunil kraterinin, bazıları 1000 km'den uzağa düşen yaklaşık yüz ikincil krater ürettiği hesaplanmıştır; bunlar ayıklanmazsa genç yüzeyler olduğundan yaşlı görünebilir.

Örnekler

• Güney Kutbu-Aitken Havzası (Ay): Yaklaşık 2.500 km çapıyla Güneş Sistemi'nin en büyük çarpma yapılarından biri; Ay'ın uzak yüzünde yer alır.
• Caloris Havzası (Merkür): NASA'ya göre 1.550 km çaplı, Güneş Sistemi'nin erken döneminde açılmış dev bir havza.
• Rheasilvia (Vesta): Yaklaşık 500 km genişliğindeki bu krater, asteroidin ortalama çapının yüzde 95'i kadardır.
• Chicxulub (Meksika): 66 milyon yıl önceki kitlesel yok oluşla ilişkilendirilen krater; ayrıntısı Chicxulub krateri sayfasında.
• Vredefort (Güney Afrika): Yaklaşık 2 milyar yıllık; oluştuğunda çapının 170-300 km arasında olduğu tahmin ediliyor.
• Gale ve Jezero (Mars): Curiosity gezgini 2012'de 154 km çaplı Gale'e, Perseverance 2021'de 45 km çaplı Jezero'ya indi. Ayrıntısı Jezero Krateri sayfasında.

Sık karıştırılanlar

• Volkanik krater (kaldera): Volkanlardaki çukurlar içeriden gelen magma etkinliğiyle oluşur; şoklanmış kuvars ya da parçalanma konisi gibi çarpma izleri taşımaz.
• Göktaşı ile krater: Krateri açan cisim çoğu zaman büyük ölçüde buharlaşır ya da erir; bu yüzden büyük bir kraterin dibinde dev bir kaya bulunmaz.
• Krater ile havza: Çok büyük, çok halkalı çarpma yapılarına genellikle krater yerine havza denir; Caloris ve Güney Kutbu-Aitken bu türdendir.