Astroblemas - As Crateras de Impacto

METEOR CRATER, ARIZONA

As crateras de impacto são de importância fundamental na Geologia Planetária. As astroblemas (do grego astros - corpo celeste, blemes - cicatriz), em meteorítica, são crateras de impacto produzidas pela queda de meteoritos de dimensões suficientes para produzir uma escavação no solo. As crateras de impacto não são abundantes na superfície de nosso planeta, devido às atividades geológicas e atmosféricas ao longo de muitos milhões de anos terem "apagado" a maioria das astroblemas terrestres.

Os primeiros estudos detalhados de que as crateras da Lua eram resultantes de impactos de meteoritos foram realizados pelos geólogos Dietz e Barringer. Daniel Barringer estudou a Cratera do Meteoro, no Arizona, e defendia que ela tinha sido produzida pelo impacto de um gigantesco meteorito, mas a visão na época era de que tal cratera era de origem vulcânica, mais especificamente, uma explosão vulcânica violenta, chamada de criptoexplosões. No entanto, não haviam sólidas evidências disso, nenhuma rocha vulcânica havia sido encontrada, as brechas eram rochas que continham material vitrificado a alta temperatura e não poderiam geradas por explosões vulcânicas. Além disso haivam inúmeros fragmentos de ferro meteorítico associados às bordas da cratera e alguns no interior da mesma.

Foi o geólogo planetário Eugene Shoemacker que chegou à conclusão final sobre a origem das crateras de impacto quando ele fez uma analogia entre as crateras produzidas em testes de explosões nucleares e as crateras observadas na Lua. Ele calculou a energia necessária para soerguer toneladas de rocha, vitrificar as mesmas e gerar bordas com estratigrafia invertida, era equivalente a de uma explosão nuclear. As crateras eram na verdade liberações de energia concentrada de impactos de meteoritos.

Uma cratera de impacto é resultado do descarregamento da energia cinética muito grande de meteoros de massa e dimensões muito grandes (com diâmetro da ordem de alguns quilômetros) que se converte em calor, energia mecânica, luz e ondas de choque. Mesmo pequenos meteoros podem causar grandes estragos, dependendo de sua densidade ou massa, porque todos eles entram na atmosfera com incríveis velocidades que são maximizadas pelo campo gravitacional do planeta, no entanto, ao longo do percurso, além do meteoro perder massa em decorrência da resistência dos gases e da pressão atmosférica ascendente com a diminuição progressiva da altitude, ele é gradativamente freado, embora obviamente não completamente até eventualmente chegar ao solo, se chegar, e esse freio diminui sua velocidade anterior.

Conclui-se que um corpo celeste sólido como um planeta terá mais crateras em sua superfície se este tiver uma atmosfera rarefeita ou nenhuma. Por isso nossa Lua, Mercúrio e Marte possuem tantas crateras de impacto de diversos tamanhos em sua superfície, porque eles têm respectivamente nenhuma atmosfera, uma atmosfera extremamente rarefeita e uma atmosfera de baixa pressão, tênue. Além disso, esses três corpos exemplares cessaram há muito tempo suas atividades geológicas, isso fez com que não mais "apagassem" suas astroblemas primitivas.

Na Terra, existem algumas astroblemas que merecem destaque pelo seu tamanho e importância científica. A primeira delas é a Cratera de Barringer, também chamada de Meteor Crater, localizada no Arizona, formou-se há 50 mil anos por um meteorito de ferro de diâmetro médio estimado em 60 m, com uma velocidade média de 40 mil km/h. Essa cratera de impacto possui 200 m de profundidade e 1,2 km de diâmetro. Lá foram encontrados muitos fragmentos do meteorito original que se estilhaçou no interior da cratera recém formada, estes fragmentos são sideritos octaedritos conhecidos pelo nome Canyon Diablo.

UM DOS MILHARES DE FRAGMENTOS DO METEORITO CANYON DIABLO, REMANESCENTES DO GRANDE METEORITO QUE FORMOU A METEOR CRATER

A segunda cratera de impacto de grande importância é a de ChicXulub na Península de Yucatán no México. Essa cratera está oculta entre o continente e o oceano, com um diâmetro de 180 km, ela é gigantesca e muito antiga, ela formou-se há 65,5 milhões de anos. Acredita-se que essa astroblema foi o marco da destruição dos dinossauros junto de outros animais do período Cretáceo, por um gigantesco meteoro de 10 km de diâmetro. Essa cratera é tão antiga, que tornou-se difícil reconhecê-la com precisão por estar em um local geológico de tão difícil acesso, a estrutura da cratera está recoberta por sedimentos de idade mesozoica. Hoje temos imagens digitais geradas por levantamento geofísico gravimétrico da cratera de ChicXulub, e nas imagens percebemos as características típicas de uma astroblema, reveladas abaixo da camada de rochas sedimentares na Península de Yukatán. A relação diâmetro/profundidade, uma borda ligeiramente circular e uma pequena elevação em seu centro é típica de crateras de impacto complexas, que possuem um pico em seu centro.

IMAGENS PROCESSADAS DE DADOS GRAVIMÉTRICOS REVELANDO A ESTRUTURA CIRCULAR COM PICO CENTRAL, A CRATERA DE CHIC-XULUB.

CONCEPÇÃO ARTÍSTICA DO EVENTO DE IMPACTO DO ASTEROIDE DE 10 KM DE DIÂMETRO MÉDIO OCORRIDO HÁ 65 MILHÕES DE ANOS.

As astroblemas são geomorfologicamente depressões. Elas se formam devido à pressão intensa exercida no solo ao atingi-lo e, dessa forma, a cratera inicial é um gigantesco buraco cujo material que o preenchia é ejetado e dispersado a volta da cratera se extendendo por até milhares de quilômetros. Dentro da cratera formam-se rochas recristalizadas devido às intensas pressões e do calor gerado pelo impacto, essas rochas são sedimentos do antigo solo que se fundiu e modificou seus minerais. No interior de uma cratera podemos encontrar resquícios do meteoro original e estruturas cônicas chamadas cones de estilhaçamento (shatter cones), formados pelo desgaste instantâneo do solo durante e, recentemente, após o impacto. Astroblemas muito antigas como a de Chicxulub perderam algumas características como as rochas que foram recristalizadas e os resquícios do asteróide que a formou, também não se encontra mais o cone de estilhaçamento. No entanto, uma astroblema, mesmo que antiga e modificada pela ativa geologia de nosso planeta, pode ser identificada se conservada a sua estrutura básica que é uma circunferência, a possível presença de anéis concêntricos às bordas da cratera pelo motivo das ondas de choque geradas no impacto que deixam suas impressões no relevo e pela presença, isso se a cratera tiver um diâmetro mínimo da ordem de 100 km, de uma pequena elevação no centro da cratera de impacto que é formada pela pressão perpendicular ao sentido do impacto gerada pelo subsolo que causa uma elevação do relevo. Outra evidência de impacto é o quartzo polimorfo de alta densidade denominado stishovita. As crateras possuem sedimentos ao seu redor, resultado da matéria ejetada e recristalizada como os tectitos, no interior a cratera é constituída de rochas chamadas de brechas de impacto e brechas de fusão denominadas suevitos. As rochas resultantes de impactos de meteoritos são chamadas de impactitos.

AFLORAMENTO DE SHATTER-CONES, ESTRUTURAS DE ESTRESSE GERADAS NAS ROCHAS IMPACTADAS PELA PASSAGEM DA ONDA DE CHOQUE.

BRECHAS DE FUSÃO DE IMPACTO, OU SUEVITOS.

A região que delimita a cratera é chamada BORDA, a região que pronuncia a depressão é chamada PAREDE, a região interior da cratera é chamada CHÃO, e a elevação central (que nem toda cratera tem) é simplesmente denominada MONTE. Esses nomes das partes de uma astroblema são muito simples, repare que não é diferente para as crateras em outros mundos de nosso Sistema Solar. A formação de uma cratera de impacto é dividida em três estágios principais: 1. Contato e Compressão, 2. Escavação e 3. Modificação. Quando o asteroide ou cometa toca a superfície do corpo alvo ele gera uma compressão de alta energia que libera energia suficiente para começar a escavar as rochas-alvo. No momento da compressão, o meteoroide começa a se deformar e a se vaporizar. Na escavação ocorre a abertura de uma cratera temporária com diâmetro aproximadamente igual a do meteoroide, ele começa a se vaporizar e a energia de compressão libera uma onda de choque que viaja para o interior do corpo impactado fraturando e brechando as rochas-alvo. O meteorito é parcialmente ou completamente pulverizado e vaporizado pela liberação da sua energia cinética. Diferentemente do que ocorreu com a Meteor Crater, fragmentos de meteorito não se preservam na formação de uma astroblema, isto porque a energia da escavação da cratera é liberada na forma de calor que vaporiza completamente o projétil, deixando apenas vestígios microscópicos impressos nos impactitos, muitas vezes, apenas vestígios isotópicos e de elementos traço indicadores do meteorito original, como a presença de irídio, ósmio e platina em partes por bilhão nas rochas impactadas. No estágio de modificação ocorre o relaxamento das rochas por fraturamento e falhamento, as rochas nas bordas da cratera têm a estratigrafia invertida pela ejeção de material durante a escavação. A cratera subside no terreno gerando fraturas concêntricas, e no centro da cratera ocorre intenso dobramento e falhamento que pode gerar soerguimento do terreno formando uma elevação central na cratera. Crateras simples não tiveram energia suficiente para gerar esta elevação central, por terem sido resultado de impactos de pequenos meteoroides, da ordem de 100 metros de diâmetro médio. Um cálculo simples pode ser efetuado para se computar a energia liberada em um impacto cósmico. Utilizando a física de Newton para encontrar a energia cinética total de um meteoroide, e considerando a relação empírica entre diâmetro da cratera e diâmetro do projétil cósmico, temos que a energia liberada em kilotons é igual à raiz cúbica do diâmetro da cratera final em quilômetros. Calcula-se que para o evento KT (a extinção no intervalo do cretáceo-terciário), que a energia liberada para formar a cratera de Chic-Xulub foi equivalente a 600 milhões de bombas de Hiroshima. Cada bomba de Hiroshima equivale a 13 kilotons de energia liberada.

OS ESTÁGIOS DE FORMAÇÃO DE UMA CRATERA DE IMPACTO.

Outra famosa cratera de impacto, a astroblema mais antiga da Terra ainda com sua morfologia preservada, é a Cratera de Vredefort na África do Sul. Nesta astroblema, preservou-se a elevação central, que na verdade não é um pico, mas sim uma estrutura anelada. Crateras gigantescas desenvolvem pico central anelado. Crateras com diâmetros superiores a 1000 km são multianeladas e são denominadas de bacias multianeladas. A cratera de Vredefort possui grandes depósitos de brechas de impacto, os suevitos, e muitos afloramentos e blocos soltos de rochas com shatter-cones. Esta cratera foi datada em 2,01 bilhões de anos. O impacto na época causou um inverno cósmico na Terra, a poeira ejetada na atmosfera bloqueou a luz solar por muitos anos. A vida na época era predominantemente microscópica, as praias eram repletas de colônias de bactérias estromatolíticas, formando estromatólitos. Pode ter acontecido um minievento de extinção global de algumas espécies de microorganismos devido ao bloqueio considerável da atividade fotossintética após o impacto gigante. Estudos geológicos de depósitos minerais gigantes de ouro e urânio da bacia de Witwatersrand parecem indicar que estas jazidas podem ter sido ocasionadas pelo gigantesco impacto cósmico que gerou intenso vulcanismo da crosta inferior trazendo à superfície metais nobres e formando derrames vulcânicos intensos. Posteriormente este material foi erodido e transportado para bacias sedimentares. Depois estes depósitos metamorfizaram e deram origem à bacia de Witwatersrand, datada de aproximadamente 2 bilhões de anos atrás. A escala de tempo aqui pode ter sido de centenas de milhões de anos entre o evento de impacto e a deposição da bacia após os eventos endógenos induzidos pelo impacto gigante. Impactos cósmicos gigantescos podem induzir derrames vulcânicos por gerarem fraturamento e descompressão de rochas do manto ou da crosta inferior de um corpo planetário gerando a fusão parcial e ascensão de magma. Na Lua as bacias vulcânicas são todas crateras de impacto gigantes, mais especificamente, bacias de impacto multianeladas com centenas até milhares de quilômetros de diâmetro. Um exemplo é a bacia lunar Mare Orientale, uma bacia multianelada com derrames basálticos em seu centro, representando ascensão magmática em regiões de alívio tectônico pós impacto.

IMAGEM DE SATÉLITE DO DOMO DE VREDEFORT, A ASTROBLEMA PRESERVADA MAIS ANTIGA DA TERRA, COM 2,01 BILHÕES DE ANOS DE IDADE.

BACIA LUNAR MARE ORIENTALE, COM 294 KM DE DIÂMETRO, UMA CRATERA DE IMPACTO MULTIANELADA CUJO IMPACTO INDUZIU VULCANISMO E DERRAMES BASÁLTICOS EM SEU INTERIOR.

Os corpos celestes geologicamente ativos (como Io (satélite natural de Júpiter), tritão (satélite natural de Netuno), talvez Ganymedes (satélite natural de Júpiter), o planeta Vênus, etc) possuirão uma relativa ausência de crateras, essa ausência é diretamente proporcional à atividade geológica do astro, como exemplo o vulcanismo de tritão é frio, os vulcões de tritão lançam para o espaço criomagma isto é gelos de nitrogênio, hidrogênio e água e este criomagma não corrói as rochas da superfície desse satélite que conserva suas antigas astroblemas e relevos e o que ocorre é preenchimento parcial de algumas depressões e crateras mas não o desmanchamento destes. Em contrapartida, io possui cerca de 200 vulcões ativos em sua superfície, esses vulcões lançam cerca de 1000 ton/s de material rico em enxofre em forma de óxidos e sais, o magma de enxofre corrói a superfície de Io e suas crateras são desmanchadas, portanto a crosta de Io é sempre renovada por material magmático extrusivo que "limpa" as crateras e relevos antigos de sua superfície. Vênus pode ser considerado mais violento que io, isso porque a atmosfera de Vênus é extremamente densa e composta de gases tóxicos, a pressão atmosférica na superfície de Vênus é comparada com a pressão exercida sobre um assoalho oceânico aqui na Terra. A temperatura na superfície do planeta é de 430° C, suficiente para levar o chumbo do estado sólido para o líquido e mantê-lo. Foram descobertos vários vulcõe possíveis de atividade duvidosa, o terreno de vênus é marcado pela corrosão do enxofre ligado aos ácidos e o dióxido de carbono, as astroblemas de Vênus são raras e aquelas que existem em sua superfície são muito grandes (uma média de 10 a 200 km de diâmetro), foram cerca de 700 crateras contadas pela sonda Magalhães que mapeou 95% da superfície do planeta pela técnica de radar. As astroblemas têm uma borda moldada e arredondada, possível resultado da corosão e processos de derramamento de magma nos últimos 700 milhões de anos da história do planeta. Conclui-se que a atmosfera é um fator negativo de preservação das crateras de impacto. Marte é o planeta mais craterizado do sistema solar, fica atrás apenas de Mercúrio, isso porque sua atmosfera é muito rarefeita, para se ter uma idéia, a presão atmosférica no fundo da depressão mais acentuada do planeta vermelho é de 10 milibars, a pressão da atmosfera marciana ao nível do raio do planeta (visto que em Marte não existe nível do mar) é cerca de 1/16 da pressão atmosférica da Terra.

DIAGRAMA DE SEÇÃO TRANSVERSAL MOSTRANDO AS ESTRUTURAS BÁSICAS DE UMA CRATERA SIMPLES E UMA CRATERA COMPLEXA, ALÉM DESTES DOIS TIPOS EXISTE A CRATERA DE PICO ANELADO E A CRATERA MULTIANELADA.

Por causa disso, os meteoróides encontram extrema facilidade de chegar ao solo com tamanho considerável para formar uma astroblema de tamanho considerável. Visto que a atmosfera é extremamente rarefeita, os meteoros não sofrem intensa pulverização e a maioria sempre consegue chegar à superfície. É exatamente o oposto de Vênus cuja atmosfera densa e corrosiva não deixa que a grande maioria de meteoritos chegue sequer a menos de alguns quilômetros da superfície do planeta. Além disso, Marte parou suas atividades geológicas intensas há 100 milhões de anos, um período curto para as escalas de tempo geológico, no entanto essa atividade marciana que incluia o vulcanismo intenso não foi suficiente para destruir grande parte das crateras na superfície. Marte pode ser geologiacamente dividido em duas grandes áreas: os terrenos antigos (com uma idade de 4 bilhões de anos) formados de rochas basálticas ferruginosas e sedimentos, e os terrenos recentes (com cerca de 3 bilhões de anos) formados de rochas recristalizadas pelo magma escorrido, também esculpidas pela possível passagem de água ou gás carbônico líquido que compactou o sedimento arenoso em rochas sedimentares detríticas.

A maioria das astroblemas na Terra não preservou muitas litologias que facilitem seu reconhecimento em campo geológico. Muitas crateras ficam na classificação duvidosa porque apenas estruturas simples como falhas e fraturas se preservam. Astroblemas muito antigas podem estar cobertas de rochas sedimentares, podem ter sido completamente apagadas pela erosão e podem ter sido deformadas pela tectônica de placas. A astroblema de Sudbury Basin no Canadá é um exemplo de cratera de impacto que ocorreu a 1,8 bilhões de anos, cuja estrutura circular foi deformada por eventos tectônicos posteriores. A cratera é marcada hoje por derrames vulcânicos preenchendo veios e fraturas numa sequência de rochas subvulcânicas a plutônicas contendo extensos depósitos de sulfetos de ferro, níquel e cobre. Essas riquezas foram trazidas à superfície pelo impacto cósmico que perturbou a crosta gerando vulcanismo acentuado. Sudbury Basin é uma cratera que sofreu deformação tectônica, mas ainda preserva sua borda hoje com formato elíptico. Há evidências de que existiu uma astroblema na Groenlândia cujas rochas que se preservam hoje são gnaisses com características semelhantes a brechas de impacto, seus protólitos. O possível impacto foi datado em 3,9 bilhões de anos. Algumas crateras mais recentes preservam todas as suas feições, suas rochas de impacto e também fragmentos do meteorito original. Os exemplos mais conhecidos são o da já citada Meteor Crater no Arizona, e também a cratera Wolf Creek, na Austrália. A cratera Wolf Creek tem 300 mil anos de idade e os fragmentos de meteorito foram completamente oxidados pelo intemperismo químico, sendo hoje apenas massas de óxido de ferro denominados oxiditos ou terrestrialitos, que são meteoritos completamente intemperizados. Outro exemplo são as crateras de Henbury, também na Austrália, cujos meteoritos metálicos de mesmo nome foram encontrados aos milhares em volta da cratera datada em quase 5000 anos. As astroblemas, ou crateras de impacto, são vestígios de uma era de intenso bombardeamento no Sistema Solar primordial. A frequência dos impactos cósmicos hoje é consideravelmente menor, no entanto, estimativas baseadas nas datações de astroblemas identificadas na Terra demonstram que impactos de magnitude semelhante a de Chic-Xulub ocorrem uma vez a cada 100 milhões de anos. Impactos como da Meteor Crater ocorrem uma vez a cada 100 mil anos. Nos estudos de geologia planetária as crateras revelam muito sobre a evolução dos corpos do Sistema Solar e sobre como lidar com futuros eventos de impacto de meteorito. Os acontecimentos de Tunguska e Chelyabinsk nos fazem lembrar disto.

CRATERA WOLF CREEK, AUSTRÁLIA

MASSA DO METEORITO METÁLICO WOLF CREEK, COMPLETAMENTE OXIDADO PARA HEMATITA E MAGNETITA, METEORITOS RELIQUIARES COMO ESTE RECEBEM O NOME DE OXIDITOS OU TERRESTRIALITOS.

CRATERAS DE IMPACTO NO SISTEMA SOLAR: