Ablauf und Kraterbildung
Die Bildung eines Impaktkraters ist ein außerordentlich schneller und dynamischer Vorgang. Obwohl die einzelnen Prozesse kontinuierlich ineinander übergehen, wird die Kraterbildung üblicherweise in drei Phasen gegliedert: Kontakt und Kompression, Aushub und Modifikation. Das klassische Grundmodell beschreibt die Kraterbildung bei einem Einschlag in Festgestein.
Kontakt und Kompression
Im Augenblick des Aufpralls wird der Impaktor innerhalb kürzester Zeit extrem abgebremst. Schockwellen breiten sich sowohl in den Untergrund als auch durch den Impaktor aus. Das getroffene Gestein wird stark komprimiert. In unmittelbarer Nähe des Einschlagpunktes können Druck und Temperatur so hoch werden, dass Gestein und Teile des Impaktors aufgeschmolzen oder verdampft werden.
Auf die Kompression folgt die Entlastung des Materials. Die Schockwelle breitet sich in den Untergrund aus und verliert dabei zunehmend an Stärke. Bereits während der Kompression kann das Gestein stark geschädigt und zerbrochen werden. Unter dem hohen Druck können sich die entstandenen Brüche jedoch nur begrenzt öffnen. Treffen die Druckwellen auf freie Oberflächen, werden sie dort als Zugwellen reflektiert. Da Gestein gegenüber Zugbelastungen wesentlich weniger widerstandsfähig ist als gegenüber Druck, können sich Brüche öffnen, weitere Brüche entstehen und Gesteinsfragmente voneinander getrennt werden. Ähnliche Reflexionen können auch an Grenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften auftreten.
Aushub und transienter Krater
Damit beginnt die eigentliche Aushubphase, die in der Fachsprache als Excavation bezeichnet wird. Gesteinsmassen werden nach außen und oben bewegt. Ein Teil des Materials wird aus dem entstehenden Krater herausgeschleudert und in seiner Umgebung als Auswurfmaterial oder Ejekta abgelagert. Anderes Material wird innerhalb der entstehenden Struktur verlagert.
Am Ende dieser Phase ist der sogenannte transiente Krater entstanden. Er bezeichnet die zunächst durch den Aushub erzeugte, noch instabile Kraterform und entspricht noch nicht dem Krater, der nach Abschluss aller Materialbewegungen zurückbleibt.
Modifikation – der endgültige Krater entsteht
Der transiente Krater ist nicht stabil. Nach dem Aushub wird seine weitere Entwicklung zunehmend von der Schwerkraft bestimmt. Kraterwände können einbrechen, Gesteinsmassen nach innen gleiten und ausgeworfenes oder angehobenes Material teilweise in den Krater zurückfallen.
Impaktkrater können als vergleichsweise einfache, schüsselförmige Strukturen ausgebildet sein. Bei komplexen Impaktkratern wird die zunächst entstandene Struktur wesentlich stärker umgestaltet. Der Kraterboden kann sich anheben, die Wände können großräumig kollabieren und es können Zentralberge, Ringstrukturen und terrassenartig abgesunkene Randbereiche entstehen. Man unterscheidet deshalb zwischen einfachen und komplexen Impaktkratern.
Dieses klassische Modell vermittelt die grundlegenden Vorgänge der Impaktkraterbildung. Es darf jedoch nicht mit einer für jeden Impakt gleichermaßen zu erwartenden Kraterform gleichgesetzt werden. Wie ein Krater tatsächlich ausgebildet wird, hängt wesentlich davon ab, auf welchen Untergrund der Impaktor trifft.
Kraterbildung in Lockersedimenten
Besteht der Untergrund nicht aus Festgestein, sondern aus unverfestigten Sedimenten, reagiert das Material anders; der Grad seiner Wassersättigung kann dabei einen zusätzlichen Einfluss haben. Die für Festgestein beschriebene Kraterbildung lässt sich deshalb nicht ohne Weiteres 1:1 auf Lockersedimente übertragen.
Die endgültige Gestalt eines Impaktkraters wird daher nicht allein durch Größe, Geschwindigkeit und Einschlagwinkel des Impaktors bestimmt. Ebenso entscheidend sind die Eigenschaften des getroffenen Untergrundes. In Lockersedimenten ist mit Abweichungen vom klassischen Grundmodell der Kraterbildung in Festgestein zu rechnen. Da natürliche Impaktkrater in solchen Sedimenten bislang nur in begrenzter Zahl eingehend untersucht worden sind, lässt sich daraus kein ebenso allgemeines Modell ihrer Kraterbildung ableiten.
Langfristige Veränderung eines Impaktkraters
Nach Abschluss der eigentlichen Kraterbildung beginnt die langfristige geologische Veränderung der Struktur. Verwitterung und Erosion können den Kraterrand abtragen, Sedimente können die Vertiefung auffüllen und spätere geologische Prozesse die ursprüngliche Form weiter überprägen. Ein alter Impaktkrater muss deshalb an der heutigen Erdoberfläche nicht mehr die Gestalt besitzen, die er unmittelbar nach seiner Entstehung hatte.
