FOR 887:  Experimental Impact Cratering - The MEMIN-Program (Multidisciplinary Experimental and Modeling Impact Research Network)

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 35715273

Kollisionen fester Körper zählen zu den fundamentalen Prozessen im Sonnensystem. Ein Verständnis von hochdynamischen Einschlag- oder Impaktprozessen ist nur durch interdisziplinäre Forschung unter Einbeziehung natürlicher Krater, experimenteller Laborstudien und numerischer Simulationen zu erreichen. Daher wurde dieses multidisziplinäre Netzwerk zur experimentellen und numerischen Impaktforschung (MEMIN) eingerichtet, in dem Geowissenschaftler, Physiker und Ingenieure gemeinsam arbeiten.
Eine zentrale Rolle in der Forschergruppe spielen neuartige Beschleunigungsanlagen, sogenannte zweistufige Leichtgaskanonen, die in der Lage sind, hohe Geschwindigkeiten (5-10 km/s) und Einschlagsenergien zu erreichen. Damit lassen sich in Festgesteinen Krater im Dezimeterbereich erzeugen, an denen detaillierte räumliche Analysen durchgeführt werden können. Die geplanten Kraterexperimente beinhalten eine Parameterstudie zur Rolle von Porosität, Porenwasser, Lagenbau sowie der Impaktgeschwindigkeit auf die Kratermechanik, Stoßwellenmetamorphose und Projektilverteilung beim Einschlagprozess auf Sandstein. Das Arbeitsprogramm, in sieben Teilprojekte untergliedert, umfasst: (1) die vollständige mineralogisch-petrophysikalische und mechanische Charakterisierung der Zielgesteine vor und nach den Experimenten, z.B. durch die Verwendung neuartiger, zerstörungsfreier Tomografie-Methoden und einer Analyse der Verformung im Mikro- und Nanometerbereich; (2) eine umfassende Kontrolle der Einschlagexperimente mit neu entwickelten Kurzzeit-Messmethoden, mit deren Hilfe das Kraterwachstum, der Gesteinsauswurf, die Rissausbreitung und entstehende Spannungen aufgezeichnet werden; (3) schließlich die numerische Modellierung des gesamten Kraterbildungsprozesses.
Ziel der Forschergruppe ist es, basierend auf einer soliden Datengrundlage, eine Validierung und Verbesserung von numerischen Kratermodellen zu erreichen, um so experimentelle Beobachtungen auf reale Kratergrößen extrapolieren zu können. MEMIN wird zu einem tiefgründigen Verständnis impaktinduzierter Schädigungen von Gestein beitragen; dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Interpretation geophysikalischer Signaturen von terrestrischen Impaktkratern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Russische Föderation, USA

Projekte

• Compaction, strength reduction, and stress estimates in shocked porous sandstones (Antragsteller Dresen, Georg ;  Kenkmann, Thomas )
• Dynamische Be- und Entlastung von SiO2 polykristallinen Aggregaten. Echtzeitmessungen von Phasenumwandlungen mittels Synchrotronstrahlenbeugung (Antragsteller Kenkmann, Thomas )
• Experimentelle Kraterbildung: Das MEMIN II Programm (Multidisziplinäres experimentelles und Modellierungs-Impaktforschungsnetzwerk) (Antragsteller Kenkmann, Thomas )
• Geophysikalische Untersuchungen zur Kraterentstehung im Labor (Antragsteller Große, Christian )
• Kraterstruktur und Exkavation: der Effekt von Lithologie und Lagenbau auf die Kraterbildung in experimentellen und natürlichen Kratern (Antragsteller Deutsch, Alexander Gustav Josef ;  Kenkmann, Thomas )
• Numerische Modellierung der Prozesse bei der Entstehung von Impakt-Kratern (Antragsteller Sauer, Martin ;  Wünnemann, Kai )
• Projektil-Target-Interaktion, Schmelz- und Verdampfungsprozesse in Hochgeschwindigkeitsexperimenten und natürlichen Impaktiten (Antragsteller Deutsch, Alexander Gustav Josef ;  Hecht, Lutz ;  Schäfer, Frank )
• Stoßwellenprozesse im Mikromaßstab in Sandstein (Antragsteller Langenhorst, Falko ;  Reimold, Wolf Uwe )
• Struktur und Bildung von Strahlenkegeln in experimentellen und natürlichen Impaktkratern (Antragsteller Kenkmann, Thomas ;  Langenhorst, Falko ;  Wünnemann, Kai )
• Untersuchung der transienten physikalischen Vorgänge in frühen Phasen des Impaktprozesses auf feste Gesteine im Hypervelocity Geschwindigkeitsbereich (Antragsteller Thoma, Klaus )

• Sprecher: Professor Dr. Thomas Kenkmann
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr. Alexander Gustav Josef Deutsch; Professor Dr. Klaus Thoma