Einschläge von Meteoriten auf der Erde

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Das sagt der Autor des Artikels, Luca über sich:
Keine Angabe

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Einschläge von Meteoriten auf der Erde

1.1 Herkunft von Meteoriten

Viele Meteoriten, die es in der Nähe von unserer Erde gibt, stammen von Asteroiden, die wiederum aus dem Asteroidengürtel stammen sollen. Der Asteroidengürtel ist eine Ansammlung von Asteroiden, Meteoriten und Zwergplaneten, die in einer elliptischen Bahn um die Sonne kreisen. Dieser Asteroidengürtel befindet sich zwischen Mars und Jupiter. Bei den Gesteinskörpern, die sich dort befinden, handelt es sich um Urmaterie, also dasselbe Material, aus dem die Planeten entstanden sind. Es wird vermutet, dass der Riesenplanet Jupiter die Bildung eines weiteren Planeten in seiner Nähe nicht zuließ und sich so kein weiterer Planet bilden konnte, sodass man nun diesen Asteroidengürtel vorfindet.

1.2 Einleitung von Meteoriten

Nach der Zusammensetzung werden Meteoriten in undifferenzierte und differenzierte Meteoriten unterschieden. Undifferenzierte Meteoriten bestehen aus den ältesten und schwersten Elementen, die durch die damals stattgefundenen Kernfusionen entstanden sind. Zu den undifferenzierten Meteoriten gehören die Chondrite, die laut dem Mineralogischen Museum der Universität Würzburg, abgekühlte Schmelztröpfen aus dem solaren Nebel sein sollen. Diese Chondrite sind aber noch viel weiter unterteilt wie auf dem der Meteoriten Klassifikation zu sehen ist.Bei den undifferenzierten Meteoriten gibt es noch die Unterordnung der Steinmeteoriten. Diese enthalten einen besonders hohen Wert an Nickel, der bis zu 20% betragen kann.
Die differenzierten Meteoriten kommen von Asteroiden und sind Teile vom Mars oder zum Beispiel dem Erdmond. Sie sind durch einen Schmelzprozess entstanden und haben einen schalen artigen Aufbau.
Dieser Vorgang nennt sich Differentiation. Unterteilt sind sie in Eisenmeteoriten, Achondrite und Steineisenmeteoriten (siehe Bilder 1.).
Zur Festlegung, ob es sich bei einem Fund eines Körpers aus dem All wirklich um einen Meteoriten handelt, braucht man Nachweismethoden um dieses zu belegen. Da gibt es zum Beispiel die Widmanstätten-Figuren. Dabei handelt es sich um eine Methode der Feststellung, wobei der Körper aufgeschnitten und mit einer Säure bearbeitet wird. Wenn nach dem Polieren der Schnittfläche mit der Säure eine Kristallstruktur zu erkennen ist, handelt es sich bei dem gefundenen Körper um einen Meteoriten. Diese Struktur ist zu erkennen, da die Nickel-Eisen-Minerale Kamacit und Taenit eine unterschiedliche Beständigkeit haben. Die Ni-arme Kamacit Kristalle werden stärker angegrifen somit kommt es zu dieser Struktur nach dem polieren (siehe Bilder 2.).

1.3 Häufigkeit

Es gibt pro Jahr auf der Erde deutlich weniger Meteoritenfälle als Meteoritenfunde. Meteoritenfälle und Meteoritenfunde sind ganz einfach zu unterscheiden, denn bei Meteoritenfällen sieht man noch den Meteoriten auf seiner Flugbahn. Die Meteoritenfunde hingegen sind wenn man einen Meteoriten erst auf der Erde findet nach seinem Aufschlag. Dieses liegt daran, dass im Jahr durchschnittlich nur 5 Fälle beobachtet werden. Aber schaut man genauer hin fällt einem auf, dass es eigentlich viel mehr Funde geben müsste, da auf den unbewohnten Gebieten dieser Erde und in die riesigen Ozeane auch Meteoriten fallen können. So wurde eine Messung von einem Kameranetz in Kanada gestartet, das von 1974 bis 1983 viele Meteorbahnen ausgewertet hat. Dabei hat man herausgefunden, dass es pro Jahr 19.000 Fälle an Meteoriten auf der Erde gibt. Diese Meteoriten zählen zwar erst ab einer Masse von 0,1 kg aber es handelt sich trotzdem um Meteoriten. Erstaunlich ist, dass von diesen 19.000 Fällen nur rund 6.000 auf das Festland fallen. Auf die Größe von Deutschland heruntergerechnet wären das dann 14 Meteoritenfälle auf deutschem Boden pro Jahr.

1.4 Bestandteile eines Meteoriten

Viele der chemischen Elemente findet man auch auf unserer Erde wieder. Jedoch sind einige chemische Elemente in Meteoriten enthalten, die wir in dieser Form nicht auf unserem Planeten wiederfinden.
Steinmeteoriten enthalten 35,71% Sauerstoff, 23,31% Eisen, 18,07% Sillicium und andere chemische Elemente wie Schwefel, Calcium, Nickel und Aluminium, die nur noch zu unter 2% vorhanden sind.
Bei den Eisenmeteoriten gibt es ein geringeres Spektrum an Elementen.
Sie bestehen hauptsächlich aus 89,7% Eisen und zu 9,1% aus Nickel.
Vor knapp hundert Jahren wurde schon eine kohlenstoffartige Substanz festgestellt. Im weiterem Verlauf wurden auch Kohlenwasserstoffe festgestellt. Bei Versuchen, bei denen ein Meteorit im Vakuum erhitzt wurde, bildeten sich Gase wie Wasserstoff, Stickstoff, Helium, Argon, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Forscher fanden schließlich auch ein ganz besonderes Element Namens Helium 3, dass so auf unserer Erde nicht vorkommt. Bei den Bestandteilen könnte man in Bezug auf eine längere Arbeit noch viel mehr interessante Verfahrensmethoden beleuchten zur Erforschung der Meteoriten.

1.5 Form

Ein typisches Merkmal bei den Meteoriten sind Regmaglypten. Dieses sind Vertiefungen auf der Oberfläche, die bei dem Flug durch die Atmosphäre entstehen. Durch starke Erhitzung schmelzen manche Elemente und werden durch umherwirbelnde Luft mitgerissen. Bei den orientierten Meteoriten handelt es sich um Meteoriten, die eine bestimmte Ausrichtung beim Flug haben, nämlich während des ganzen Fluges ist eine Seite vorne.
Es wird hier zwischen den Seiten unterschieden. Dabei klassifiziert man Brust- und Stirnseite und Rücken- und Hinterseite. Beim Flug des Meteoriten kann es passieren, dass sich Kanten durch den Flug abrunden, da diese durch die starke Hitze an den Spitzen schmelzen. Beim Eintritt des Meteoriten in die Atmosphäre kann es dazu kommen, dass sich eine Schmelzkruste bildet die, 1 mm dick und schwarz gefärbt ist. Sie entsteht durch die Abbremsung von 42 km/s, die ein Meteorit erfährt.
Diese Schmelzkruste hat bei den Eisen- und bei den Steinmeteoriten ein verschiedenes Aussehen. Bei den Steinmeteoriten handelt es sich um eine dunkle glasartige Masse und bei den Eisenmeteoriten um ein schwarzes Magnetit.
Meteoriten können bis zu 60 t schwer werden. Die kleinste Version eines Meteoriten ist der Meteoritenstaub. Er ist 0,1 g schwer und 10 µm groß.
Das Problem beim Finden dieses Meteoritenstaubes ist, dass er sich kaum vom Industriestaub unterscheiden lässt. Deshalb werden sie auch Mirkometeoriten genannt und sind beispielsweise selbst in Regenrinnen auffindbar.
Die wohl bekannteste Form eines Meteoriten ist der Meteorschauer, dieses ist eine Häufung von Sternschnuppen die parallel zur Erde verlaufen. Zu diesen Häufungen kommt es unter anderem, wenn die Erde, die die Sonne umkreist, zu nah an die Bahn eines Kometen gelangt. Der Punkt am Himmel aus dem ein Meteorschauer zu kommen scheint nennt man Radiant, dieser je nach seiner Position benannt wird in welchem Sternzeichen er sich befindet.

2. Gefahr durch einen Meteoriten: Turiner Skala

Die Turiner Skala ist 1995 für die UN Konferenz von Professor P. Binzel vom Massachusetts Institute of Technology aufgestellt worden(siehe Bilder 3.). Bei dieser Skala geht es um die Identifizierung riskanter Annäherungen an die Erde von Asteroiden, Kometen und Meteoriten. Es wird die Wahrscheinlichkeit eines Einschlages benannt sowie die Energie die bei einem solche Einschlag freigesetzt werden würde. Die Skala beginnt bei 0 und geht bis zum maximal Wert 10. Wenn ein Objekt im weißen Bereich 0 eingestuft wird, kann es vorbeifliegen oder ist zu klein, um eine Gefahr darzustellen. Der nächste Bereich 1 ist der grüne Bereich, es handelt sich um die Ereignisse die eine genaue Aufmerksamkeit benötigen. Neuentdeckte Körper werden hier eingeordnet und bei weiteren Nachforschungen auch meist wieder in den Bereich null zurückgestuft. Im gelben Bereich, der ab 2 startet, ist die Aufmerksamkeit der Astronomen erforderlich. Hier stellt man auch oft fest, dass es sich um einen ungewöhnlichen Vorbeiflug an der Erde handelt, wobei keine bzw. nur eine geringe Wahrscheinlichkeit einer Kollision besteht. Bei dem orangenen Bereich ab dem Wert von 5, geht es um die Gefahr einer globalen Verwüstung. Astronomen müssen hier schnelle und präzise Arbeit leisten um festzustellen, wann und wo das Objekt einschlagen könnte. Falls noch genügend Zeit vorhanden sein sollte, ist der Entwurf eines Notfallplans dringend notwendig. Der rote Bereich beginnt ab Stufe 8 und ist die maximale Einstufung eines Objektes. Wenn ein Objekt hier eingestuft wird, geht es um enorme Folgen wie Tsunamis in Küstennähe oder große lokale Zerstörungen bis hin zu einer globalen Klimakatastrophe, die die Existenz der Zivilisation bedrohen kann. Bei den letzten drei Einteilungen werden sogar Zahlenwerte angegeben, wie oft ein solcher Einschlag zu erwarten sei. Die genannten Zahlen gehen von 50 bis 100.000 Jahren aus.

3. Eintritt eines Meteoriten in die Erdatmosphäre

3.1 Folgen nach dem Eintritt

Meteoriten werden bei dem Eintritt in die Erdatmosphäre stark abgebremst, da sich vor ihnen ein Luftstau bildet aufgrund ihrer extrem hohen Geschwindigkeit.
Bei diesem Vorgang des Abbremsens erhitzt sich der Meteorit sehr stark, da die Bewegungsenergie des Meteoriten in Hitze umgewandelt wird. Durch diese Erhitzung kann es dazu kommen, dass der Meteorit schmelzen kann oder verdampft. Dieses passiert, wenn sich einzelne Stoffe des Meteoriten so stark erhitzen, dass sie gasförmig werden und so einfach entweichen. In vielen Fällen kann es auch dazu kommen, dass der Meteorit sich zum Beispiel im Inneren so stark erhitzt, dass er durch den Druck, der sich dann in seinem Inneren aufbaut, explodiert. Bei der Explosion wird eine enorme Druckwelle freigesetzt, die auch Schäden in der Umgebung verursachen kann wie beispielsweise, dass Fensterscheiben von Häusern zerspringen, auch noch in mehreren Kilometern Reichweite. Diese Druckwellen verlaufen kreisförmig um den Punkt des Aufschlags, sie sind in direkter Nähe des Einschlags stärker als in einiger Entfernung. Ein Meteorit kann auch Geräusche abgeben in Form eines Überschallknalls, dieser ist auch noch in bis zu 70 km Entfernung hörbar. Ein Meteorit kann heller als ein Stern werden. Er zieht eine Leuchtspur wie ein Schweif hinterher, die eine maximal Länge von 10 km erreichen kann. Diese Leuchtspur ist ab einer Höhe von ca. 330 km bis zu 60 km das erste Mal zu sehen und endet ab ca. 70 km bis 110 km. Dieses Leuchten wird durch eine Stoßionisation erzeugt. Dabei verdampfen geringe Mengen dieses Meteoriten. Die ionisierten Teilchen die dadurch entstanden sind, nennt man Koma. Das Koma bildet eine weiße Wolke, die dann in großer Menge eine Rauchspur hinter dem Meteoriten hinterlässt.
Der Meteorit kann ebenso ein Nachleuchten erzeugen. Damit ist gemeint, dass man auch noch im nach hinein die Leuchtspur erkennen kann, die der Meteorit vor ein paar Sekunden gezogen hat. Hier ist dieses Nachleuchten aber zeitlich begrenzt und kann maximal ein paar Sekunden anhalten. Im Gegensatz dazu kann die Rauchspur auch noch nach mehreren Stunden sichtbar sein, nachdem der Meteorit dort vorbeigeflogen ist.
Und jetzt zu einem Ereignis, dass wohl in Bezug zu den Folgen nach dem Eintritt jedem bekannt sein sollte.
Der Meteoriten Fall am 15.02.2013 um 04.20 Ortszeit in Tscheljabinsk in Russland. Hier war ein Meteor zu beobachten, der erdnah in die Erdatmosphäre eingetreten war. Es war der größte Meteorit der seit hundert Jahren gesichtet wurde. Er brach noch in der Luft auseinander und es kam zu einer riesigen Druckwelle und einem sehr lauten Knall. Außerdem sah man in der Luft die Leuchtspur sowie die Rauchspur(siehe Bilder 4.).
Bei der Untersuchung der Überreste fand man hauptsächlich Überreste von Chondriten, woraus sich schließen lässt, dass es sich um einen undifferenzierten Meteoriten handelte, der noch aus der Urmaterie unseres Universums besteht.

3.2 Veränderung des Meteoriten beim Eintritt

Bei dem Eintritt eines Meteoriten in die Erdatmosphäre spielen auch der Eintrittswinkel und die Geschwindigkeit eine sehr wichtige Rolle. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre besteht eine Abhängigkeit von der Energie, die ein Meteorit mit sich bringt, zu seiner Geschwindigkeit. Wenn er mit einer sehr hohen Geschwindigkeit eintritt, dann bringt er auch eine sehr große Energie mit sich. Außerdem spielt hier der Winkel des Eintrittes eine sehr große Rolle. Er entscheidet darüber, wie viel Energie der Meteorit im Verlauf seines Fluges verliert. Wenn er mit einem sehr steilen Winkel eintritt, verliert er nicht viel Energie, denn er fliegt im direkten Weg auf die Erdoberfläche zu. Wenn er aber mit einem recht flachen Winkel auf die Erde zu fliegt kann es passieren, dass er durch den langen Weg viel von seiner Energie verlieren kann. Um bei den hierdurch entstehenden Unterschieden zu bleiben gibt es verschiedene Arten, wie ein Meteorit von einem Beobachter von der Erde aus wahrgenommen werden kann. Es gibt hier einmal den Boliden. Dabei handelt es sich um einen Meteoriten, der in großer Höhe auseinander bricht. Der Bolid ist das hellste und auffälligste Erscheinen eines Meteoriten. Er ist sogar heller als eine Feuerkugel, auf die ich später noch eingehen werde. Seine Helligkeit ist zu vergleichen mit der des Mondes. Bei der Wahrnehmung kann es zu Lichtschwankungen führen. Ganz speziell dabei ist, dass er in der Lage ist, den gesamten Nachthimmel zu erhellen. Als Beobachter sieht man ihn deshalb eventuell nicht direkt. Es kann sogar dazu führen, dass er zu einem detonierenden Meteoriten wird. Dann hört man zu dem Lichtereignis noch einen Knall.
Dieser Knall ist meist so laut wie ein Donnerschlag oder Donnergrollen.
Das führt daher, dass es sich meist um einen Überschallknall handelt. Bei der wie oben schon erwähnten Feuerkugel geht es um einen Meteoriten, der selbst am Tag sichtbar ist. Er ist von der Form her kugelartig und mehrere Sekunden lang sichtbar. Wie schon der Bolid kann er zu starken Lichtschwankungen führen.

4. Krater

Meteoritenkrater sind kreisförmige Senken in der Erdoberfläche. Sie Entstehen durch den Einschlag von Meteoriten auf die Erdoberfläche, auch Impakt ernannt. Diese Meteoritenkrater haben an dem äußeren Rand einen Wall, auf den ich später noch einmal eingehen werde. Die kinetische Energie wird beim Aufschlag auf die Erde in thermische Energie umgewandelt, die dann zu der Explosion führt. Bei dieser Explosion wird alles weggesprengt und die kreisförmige Senke bildet sich. Es gibt zwei Arten von Kratern, einmal den kleinen Krater und den komplexen Krater.
Der einfache Krater hat wie schon erwähnt, eine einfache schüsselförmige Form während der komplexe Krater hingegen eine andere Form hat nämlich in den meisten Fällen eine Art Zentralberg in seiner Mitte. Die Gesteinsmassen rutschen sozusagen ins Innere des Kraters und schieben sich so zu einem Berg auf . Die Bewegung der Gesteinsmassen verläuft zentripetal zur Mitte. Durch die sogenannten Ejekta, dies ist der Auswurf aus dem Krater, können auch Sekundärkrater entstehen. Sekundärkrater sind Krater die durch das Material des Haupteinschlages entstehen. Sie können auch durch Hagelkörner oder Regentropfen entstehen. Bei der Entstehung diese Krater spricht man von der Kontakt- und Kompressionsphase, der Exkavationsphase und der Modifikationsphase und der des Kollaps. Es fängt somit mit dem Aufschlag an geht über die Aushöhlungsphase bis hin zur Entstehung des Kraters wo sich seine individuelle bildet. Diese Phasen könnte man bei einer umfassenderen Arbeit besser beleuchten was jetzt in diesem kleinen Umfang leider nicht möglich ist.

Quellen:
1.1 https://de.wikipedia.org/wiki/Meteorit#Herkunft
https://de.wikipedia.org/wiki/Asteroideng%C3%BCrtel
https://www.astronomie.de/bibliothek/artikel-und-beitraege/meteorite/meteore-meteoroide-und-meteorite/#c3343
1.2 https://de.wikipedia.org/wiki/Meteorit#Einteilung_und_Benennung
https://www.meteorite-museum.de/index.php/klassifikation.html
https://www.mineralogisches-museum.uni-wuerzburg.de/fileadmin/04140600/Museum/Poster_Meteorite_5.pdf
1.3 https://www.meteoroids.de/wiss_met_a.htm
https://de.wikipedia.org/wiki/Meteorit#H.C3.A4ufigkeit_von_Meteoritenf.C3.A4llen
1.4 https://www.fossilien.de/seiten/meteoriten/meteoriten.htm
https://www.meteorite-museum.de/index.php/meteoriten-sternschnuppen-museum.html
https://www.meteorite-museum.de/index.php/zusammensetzung.html
1.5 https://www.meteorite-museum.de/index.php/gestalt.html
2 https://de.wikipedia.org/wiki/Turiner_Skala
3.1 https://de.wikipedia.org/wiki/Meteorit
https://www.meteorite-museum.de/index.php/leuchterscheinung.html
https://www.meteorite-museum.de/index.php/fallger%C3%A4usche.html
3.2 https://astrokramkiste.de/meteoroide
https://www.meteoros.de/themen/meteore/kleine-meteorkunde/
https://www.meteoros.de/fileadmin/user_upload/meteore/other/meteor-terminologie.pdf
4 https://www.impaktstrukturen.de/understanding-the-impact-cratering-process/

https://de.wikipedia.org/wiki/Einschlagkrater

Bilder:

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