Árekstrargígar

„Ég ćtti auđveldara međ ađ trúa ţví ađ tveir norđurríkjaprófessorar lygju heldur en ađ steinar falli af himnum ofan.“
- Thomas Jefferson áriđ 1809 -

Á hverjum degi verđur jörđin fyrir milljónum loftsteina. Flestir ţeirra eru meinlausir og brenna upp í lofthjúpi jarđar. Ţó getur komiđ fyrir ađ stórir loftsteinar, smástirni eđa jafnvel halastjörnur stefni á jörđina og rekist á yfirborđiđ međ tilheyrandi hamförum. Orkan í árekstri er gríđarleg svo ţeir skilja oft eftir sig stóra gíga.

Á öllum hnöttum innra sólkerfisins eru greinileg merki um mikla loftsteinahríđ í gegnum sögu ţeirra. Á stöđum ţar sem veđrun er hćg eđa eingin, eins og á tunglinu, Merkúríusi og Mars, varđveitast ummerkin sérstaklega vel. Flestir árekstrar urđu á ţessum hnöttum mjög snemma í sögu sólkerfisins. Ţess vegna segjum viđ ađ yfirborđ hnatta međ mikiđ af loftsteinagígum sé gamalt.

Ţekktir árekstrargígar á jörđinni.
Stćrri mynd.

Jörđin hefur orđiđ fyrir harđari loftsteinahríđ en tungliđ vegna sterkara ţyngdartogs. Á jörđinni eru hins vegar miklu fćrri gígar sýnilegir. Hvers vegna? Jörđin er lifandi. Hér hverfa gígarnir smám saman af völdum veđrunar og jarđhrćringa sem sífellt endurmóta landslagiđ. Ţess vegna hverfa árekstrargígar tiltölulega hratt á jörđinni og fáir stórir gígar sýnilegir. Á jörđinni eru ađeins um 160 árekstrargígar ţekktir en ţrír til fjórir gígar finnast árlega á meginlöndunum eđa sjávarbotninum. Flestir ţeirra eru á jarđfrćđilega stöđugum svćđum í Norđur-Ameríku, Evrópu, sunnanverđri Afríku og Ástralíu, en ţar hafa líka flestar rannsóknir fariđ fram. Gervitunglamyndir hafa komiđ ađ góđum notum í ađ greina gíga sem sjást illa. Í Kanada er vitađ um ađ minnsta kosti tuttugu og fimm árekstrargíga og nítján í Ástralíu svo dćmi séu tekin.

Enginn árekstrargígur ţekkist á Íslandi, enda landiđ okkar mjög ungt á jarđfrćđilegan mćlikvarđa. Öll ummerki um árekstra hér á landi afmást mjög hratt vegna eldgosa. Á hverju ári lenda líklega tveir loftsteinar á Íslandi en skilja ekki eftir sig nein greinileg ummerki. Okkur vitanlega hefur enginn loftsteinn fundist hér á landi, ţví erfitt er ađ greina ţá frá venjulegu grjóti á víđavangi.

Árekstrar eiga sök á aldauđa dýrategunda

Rannsóknir á árekstrargígum komust í kastljós heimsbyggđarinnar ţegar ţví var haldiđ fram ađ stór árekstur smástirnis eđa halastjörnu hafi valdiđ aldauđa helmings allra dýrategunda á jörđinni fyrir um 65 milljón árum, risaeđlanna ţeirra á međal. Sönnunargögn sem renna stođum undir ţessa tilgátu komu frá ítarlegum rannsóknum á ţunnu lagi sem markar jarđalagamörkin milli krítar- og tertíertímabilanna (K/T-mörkin). Í ţessu lagi finnst mikiđ af frumefninu iridíum sem bendir til ţess ađ ţađ sé einungis ađ litlu leyti jarđneskt efni. Hnattrćnt magn ţessa efnis í K/T-laginu jafngildir ţví ađ rúmlega 10 km breitt smástirni - nógu stórt til ađ skilja eftir sig 200 km breiđan gíg – hafi rekist á jörđina fyrir um 65 milljón árum.

Snemma á tíunda áratug tuttugustu aldar var síđan stađfest ađ Chicxulub-gígurinn (frb. Tjixulub) í Mexíkó vćri K/T-gígurinn. Í kjölfar ţessa gríđarharđa áreksturs urđu miklar umhverfis- og loftslagsbreytingar sem stuđluđu ađ aldauđa helmings allra dýrategunda. Út frá ţessum forsendum hafa margir vísindamenn sett fram ţá kenningu, sem enn er óstađfest, ađ stórir árekstrar hafi leikiđ lykilhlutverk í ţróun lífsins hér á jörđinni. Út frá ţessu má ráđa ađ menn hefđu tćpast komiđ fram ef smástirniđ hefđi sveigt af leiđ og ţeyst framhjá jörđinni.

Barringer-gígurinn

Barringer-gígurinn í Arizona.

Ţekktasta loftsteinagíg heims er líklega ađ finna í eyđimörkinni í Arizona í Bandaríkjunum. Barringer-gígurinn nefnist hann eftir námueigandanum Daniel Moreau Barringer (1860-1929) sem keypti gíginn í kringum aldamótin 1901. Seint á nítjándu öld fór menn ađ gruna ađ hann vćri myndađur af völdum áreksturs ţegar járnleifar af loftsteininum fundust í nánd viđ gíginn. Milli 1905 og 1928 ćtlađi Barringer sér ađ verđa ríkari og bora eftir járnloftsteininum sem hann taldi vera undir gígbotninum.

Á ţessum tíma vissu menn lítiđ um ţá gífurlegu orku sem losnar úr lćđingi viđ áreksturinn, sem bćđi gereyđir loftsteininum og myndar gíg sem er mörgum sinum stćrri en upprunalegi steinninn. Ţegar stćrđ- og stjörnufrćđingurinn Forest Ray Moulton (1872-1952) reiknađi út orkuna í árekstrinum áriđ 1929 varđ mönnum smám saman ljóst ađ engan stein vćri ađ finna undir gígnum. Barringer hafđi nćstum eytt aleigunni í verkefniđ sem hann taldi ađ myndi skila sér margfalt til baka. Svo fór ađ Barringer lést úr hjartaáfalli skömmu síđar en erfingjar hans erfđu gíginn og eiga hann enn í dag.

Barringer-gígurinn er einn yngsti árekstrargígur jarđar, ađeins um 50.000 ára gamall. Loftsteininn sem myndađi gíginn hefur veriđ milli 30-50 metrar í ţvermál úr járni sem nćgđi til ţess ađ mynda 1200 metra breiđan gíg. Til ţess ađ skilja betur hvađ á sér stađ skulum viđ skođa eđlisfrćđina.

Eđlisfrćđi árekstra og gígamyndunar

Myndun árekstrargígs. Stćrri mynd.

Til ađ skilja orkuna sem losnar úr lćđingi viđ árekstur er mikilvćgt ađ gera sér grein fyrir hrađanum. Hrađi loftsteins getur veriđ einhvers stađar á milli 11,2 km/s (lausnarhrađinn úr kerfi jarđar og tungls) og 72 km á sekúndu (brautarhrađi jarđar plús lausnarhrađinn úr sólkerfinu frá jörđinni). Ţegar loftsteinn rekst á jörđina losnar hreyfiorka (K) í hlutfalli viđ massann (m) og hrađann (v) í öđru veldi (K = ˝ x (m x v2).

Viđ skulum til gamans skođa árekstur Deep Impact geimfarsins viđ halastjörnuna Tempel 1. Árekstrarfariđ hafđi 370 kg massa og ferđađist á 10 km/s. Ţađ ţýđir ađ hreyfiorkan sem losnađi viđ áreksturinn var 19 gígajúl, sem jafngildir orkunni sem losnar sprengingu 4,8 tonna af dínamíti, eđa álíka mikilli orku og venjulegt heimili notar á einum mánuđi. (Hér er sýnt hvernig útreikningurinn er gerđur.)

Eđlisfrćđin segir okkur ađ heildarmagn orkunnar varđveitist ţegar tveir hlutir rekast á hvorn annan. Orkan glatast ekki heldur flyst og veldur ţví ađ nokkrir ţćttir eiga sér stađ:

  • Hluti efnisins úr bćđi loftsteininum og fyrirbćrinu sem verđur fyrir árekstrinum bráđnar eđa gufar jafnvel upp af völdum gífurlegs hita sem verđur til viđ áreksturinn (loftsteinninn eyđist viđ áreksturinn en ađeins ómćlanlega lítiđ magn efnis glatast međ orkuvarđveislu)

  • Mikil orka og hverfiţungi fer í ađ hreyfa viđ efninu, hluti ţess ţrýstist niđur en hinn hlutinn kastast út úr gígnum sem er ađ myndast

  • Höggbylgja streymir bćđi í gegnum loftsteininn og fyrirbćriđ sem verđur fyrir árekstrinum.

  • Einhver innvermin efnahvörf (efnahvörf sem taka varma frá umhverfinu og krefjast ţannig orku) gćtu orđiđ, en einungis ef ţau geta átt sér stađ nógu snemma, áđur en hitinn dreifist.

Viđ skulum ţví nćst skođa helstu stig gígamyndunar. Ţessi lýsing á betur viđ um stóra árekstra á yfirborđum reikistjarna eđa tungla.

Gígamyndun skiptist í ţrjú stig:

  1. Samţjöppun (e. compression): Á ţessu stigi býr loftsteinninn til tiltölulega smáa holu í yfirborđ fyrirbćrisins og höggbylgja byrjar ađ ferđast í gegnum bćđi fyrirbćrin. Hér umbreytist orka loftsteinsins í hita og hreyfiorku í fyrirbćrinu sem hann rekst á, ţegar ţrýstingur sem myndast viđ áreksturinn er svo mikill ađ jafnvel föst efni verđa fljótandi og flćđa burt úr gígnum sem er ađ myndast. Mjög lítiđ efni kastast upp og út úr gígnum ţótt gufustrókur sem til verđur viđ áreksturinn ţenjist hratt út fyrir ofan gíginn. Ţetta stig er stendur yfir í mjög skamma stund en tíminn veltur á ţvermáli loftsteinsins deilt međ árekstrarhrađanum. Viđ árekstur Deep Impact stóđ ţetta stig yfir í um 0,0001 sekúndu eđa 100 míkrósekúndur (1m / 10200 m/s)

  2. Uppgröftur (e. excavation): Á ţessu stigi byrjar höggbylgjan, sem varđ til viđ samţjöppunina, ađ kasta efninu út á viđ. Höggbylgjan ferđast út frá punkti undir yfirborđinu ţar sem áreksturinn varđ en afleiđing ţess er sú ađ bylgjan dreifist í raun upp á viđ frá loftsteininum og efni kastast upp og út frá gígnum. Ţetta efni kallast „slettur“ (ejecta). Fyrst mynda sletturnar heitan gufustrók, bráđna efnisdropa og fínt brak. Ţá dreifist keilulaga „efnistjald“ upp frá gígnum. Sumar eđa allar sletturnar lenda á svćđinu í kringum gíginn og mynda „slettuteppi“. Gígurinn sjálfur stćkkar hratt og mikiđ ţegar hér er komiđ viđ sögu og efniđ viđ gígbrúnina leggst saman og myndar gígbarm. Sprungu teygja sig oft á tíđum frá gígnum í umhverfiđ í kring. Ţetta stig er talsvert lengra en samţjöppunin, en tíminn er nćstum jafn kvađratrótinni af ţvermáli loftsteinsins deilt međ hröđuninni, sem rćđst af ţyngdarkrafti fyrirbćrisins. Í Deep Impact tók stig ţetta um 300 sekúndur.

  3. Smábreyting (e. modification): Á ţessum tímapunkti renna lausar leifar eftir áreksturinn niđur brattar hlíđar gígveggsins. Sumt af lausa efninu getur runniđ í breiđum og myndađ hjalla í hlíđunum. Í sumum gígum getur miđtindur myndast ţegar einhver hluti efnisins skvettist upp frá miđpunkti árekstursins. Ţetta stig stendur yfir í jafn langan tíma og uppgraftarstigiđ ţótt gígurinn gćti vitaskuld enn tekiđ breytingum vegna veđrunar, seinni tíma árekstra, hraunrennslis eđa flekahreyfinga í milljónir ára eftir á, en ţađ veltur á ađstćđum hvers hnattar fyrir sig. Í Deep Impact verkefninu var ţessi ţáttur ekki ýkja mikilvćgur ţví lágur ţyngdarkraftur halastjörnunnar olli ţví ađ hrun viđ gígbrúnina varđ ekki mikiđ. Engin upplyfting var heldur eins og sést í mörgum stórum gígum svo ţar myndađist enginn miđtindur.

Einfaldir og flóknir gígar

Árekstrargígum er skipt í tvo hópa, einfalda og flókna gíga. Einfaldir gígar eru tiltölulega smáir međ slétta skálarlögun og er dýpt ţeirra oft um 20% af ţvermálinu. Í stórum gígum hafa brattir gígveggir falliđ innáviđ vegna ţyngdarkraftsins og myndađ flókinn gíg međ miđtindi eđa hring. Flóknu gígarnir eru venjulega grunnir miđađ viđ ţvermáliđ (1:10 til 1:20) en stćrđ gígsins veltur á ţyngdarkrafti reikistjörnunnar. Á jörđinni eru gígar flóknir ef ţeir eru yfir tveir til fjórir km í ţvermál en ţađ veltur líka á berggrunninum. Á tunglinu, sem hefur einn-sjötta af ţyngdarkrafti jarđar, verđa gígar flóknir ef ţeir eru á bilinu 15 til 20 km.

Dćmi um einfaldan gíg á jörđinni er Barringer-gígurinn en dćmi um flókinn gíg er Mistastin-gígurinn.

Hvernig ţekkjum viđ í sundur árekstrargíga og eldgíga?

Eftir fyrstu rannsóknirnar á Barringer-gígnum fundust leifar loftsteina viđ ađra tiltölulega smáa gíga, sem í mörg ár voru einu haldbćru sönnunargögnin fyrir árekstrum. Viđ stóra árekstra myndast gífurlegur ţýstingur og hiti svo loftsteinninn gufar upp eđa bráđnar og blandast öđru bergi í kring. Ţrýstingurinn og hitinn myndar kristalla í berginu sem ekkert jarđneskt ferli getur myndađ. Á nokkur ţúsund árum geta öll greinileg efnasambönd úr loftsteininum veđrast burt. Í sumum tilfellum er ţó hćgt ađ greina efni úr loftsteininum í bergi innan gígsins og önnur merki um áreksturinn.

Myndir af gígum

Chicxulub-gígurinn („Risaeđlugígurinn“)

Stađsetning: Mexíkó
Ţvermál:250-280 km
Aldur:65 milljón ár

Ţetta tölvuunna ţyngdaraflskort sýnir Chicxulub-gíginn á Yucatán-skaganum í Mexíkó. Gígurinn myndađist fyrir 65 milljón árum og stuđlađi ađ aldauđa ríflega helmings allra dýrategunda á jörđinni.

Gígurinn er ósýnilegur á yfirborđinu en kort unniđ úr mćlingum á ţyngdarsviđi leiđa hann í ljós.

Manicouagan-gígurinn

Stađsetning: Kanada
Ţvermál: 100 km
Aldur: 212 milljón ár

Manicouagan gígurinn í Quebec í Kanada myndađist fyrir nćstum 212 milljón árum ţegar smástirni rakst á jörđina. Ţessa mynd tóku geimfarar um borđ í geimferjunni Kólumbíu áriđ 1983 og sést stél ferjunnar á myndinni. Manicouagan gígurinn hefur veđrast talsvert af völdum jökla og annarra ţátta. Úr vatninu í gígnum rennur Manicouagan-áin um 483 km suđur ţar sem hún sameinast Saint Lawrence-á.

Gosses Bluff-gígurinn

Stađsetning: Norđurhluti Ástralíu
Ţvermál: 24 km
Aldur: 142 milljón ár

Gosses Bluff-gígurinn í norđurhluta Ástralíu myndađist fyrir um 142 milljón árum ţegar smástirni eđa halastjarna rakst á yfirborđiđ. Gígurinn er flókinn, 24 km í ţvermál og 5 km djúpur og mjög veđrađur enda mjög gamall.

Mistastin-gígurinn

Stađsetning: Nýfundnaland/Labrador Kanada
Ţvermál: 28 km
Aldur: 38 milljón ár

Ţessi fallega mynd sýnir Mistastin-gíginn í Kanada í vetrarbúningi. Gígurinn er mjög veđrađur af völdum jökla en hann myndađist fyrir um 34-42 milljónum ára. Í gígnum er vatn og í miđju ţess er miđtindur gígsins sem myndar eyju sem kallast Skeifueyja (Horseshoe Island).

Clearwater-gígarnir

Stađsetning: Kanada
Ţvermál: 36 og 26 km
Aldur: 270-310 milljón ár

Ţessi tvíburavötn mynduđust viđ árekstur smástirnis sem líklega hefur brotnađ í tvennt rétt áđur en ţau skullu á jörđina fyrir um 290 milljón árum. Vötnin eru nćrri austurströnd Hudsonflóa í Kanada. Í vestara vatninu, sem er stćrra, má greinilega sjá hringlaga fjall sem á stöku stađ stingur upp kollinum og myndar eyjur. Hringfjalliđ er um 10 km í ţvermál. Stćrri gígurinn er 36 km í ţvermál en sá minni er 26 km í ţvermál.

Einfaldur gígur á Mars

Ţessa mynd tók Mars Global Surveyor geimfariđ af ónefndum gíg viđ Elysium-sléttuna á Mars. Gígurinn er um 2,3 km í ţvermál og er einfaldur.

Flókinn gígur á tunglinu

Ţessa mynd tóku geimfarar um borđ í Apollo 17 og sýnir hún Euler-gíginn á tunglinu. Euler-gígurinn er nefndur eftir stćrđfrćđingnum Leonhard Euler og er hann 28 km í ţvermál og um 2,5 km djúpur. Ţessi gígur er gott dćmi um flókinn gíg. Í honum er gígbotninn flatur, lítiđ fjall í miđjunni og efni sem hefur hruniđ af innri brúninni. Í kringum gíginn eru sletturnar augljósar.

Heimildir:

  • Lunar and Planetary Institute, Terrestrial Impact Craters

  • Lunar and Planetary Institute, Lunar Orbiter: Impact Craters

  • Views of the Solar System



Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um árekstra

Halastjörnur

Loftsteinar