Entstehung des großen Impaktkrater-Feldes in Wyoming, USA: Sekundärkraterbildung oder Asteroidenfragmentierung?

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Kenkmann
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470678063

Im Jahr 2018 wurden in Wyoming eine Vielzahl kleiner Impaktkrater von 10-120 m Durchmesser entdeckt. In vielen dieser Krater wurden Schockeffekte nachgewiesen. Die Größe des sogenannten Douglas Impaktkrater Streufeldes ist 12.8 x 6.9 km. Sämtliche Krater befinden sich stratiform in der obersten Schicht der permokarbonischen Casper-Formation und haben ein Alter von etwa 280 Mio. Jahren. Vorarbeiten zeigen, dass sich weitere Krater in dem Schichthorizont der Casper-Formation außerhalb des Streufeldes befinden und damit die Größe des Kraterfeldes weiter ansteigt. Größe und Alter des Kraterfeldes sind extrem ungewöhnlich. Der vorliegende Antrag hat zum Ziel, das Impaktkraterfeld von Wyoming in seiner ganzen Ausdehnung zu erfassen, die Krater zu charakterisieren und die Entstehung des Kraterfeldes zu deuten. Dabei sollen zwei grundlegende Hypothesen getestet werden: Szenario 1 - Das Kraterfeld in Wyoming wurde durch die Fragmentierung von einem oder mehreren Asteroiden beim Eintritt in die Atmosphäre verursacht.Szenario 2 – Die Krater repräsentieren Sekundärkrater, die durch Auswurf großer Ejekta aus einem großen, bislang unbekannten, primären Krater herum entstanden sind. Sollte sich diese Hypothese bewahrheiten, stellt sich unmittelbar die Frage nach Größe und Lage des verursachenden primären Einschlagkraters. Die Verifizierung von Szenario 1 erfolgt durch den Nachweis von meteoritischen Projektilspuren, parallele Einschlagstrajektorien und durch die Verteilung der Krater. Das Szenario 2 dagegen ist durch fehlende Spuren von Projektilmaterials, radiale Einschlagsrichtungen und eine großflächige Verteilung der Sekundärkrater charakterisiert. Die Lage des Primärkraters wird durch Intersektion der rekonstruierten Trajektorien ermittelt.Um die Größe des Kraterfeldes zu erfassen, wird durch Fernerkundung der stratigraphische Horizont der Casper Formation auf weitere Krater untersucht. Die detektierten Strukturen werden morphometrisch, strukturgeologisch und petrographisch charakterisiert, wobei Kraterelliptizität und Asymmetrie der Ejektaverteilung Aufschluss über die Einschlagrichtung geben. Dem Nachweis von Schockeffekten fällt eine zentrale Rolle zufällt. Die geochemische Identifizierung von Projektilspuren erfolgt mittels Isotopensignaturen und siderophiler Elemente. Das favorisierte Entstehungs-Szenario wird durch numerische Verfahren quantitativ analysiert. Die Simulation der Meteoroiden-Fragmentierung (Szenario 1) erfolgt durch das "Pancake-" und das "Separated Fragments-Modell". Im Falle von Szenario 2 werden durch numerische Simulation zunächst Impaktenergien bei der Sekundärkraterbildung ermittelt, dann der ballistische Pfad unter Berücksichtigung der Atmosphäre und schließlich der Primärkrater selbst modelliert. Die Rückwärts-Modellierung wird durch eine Vorwärts-Modellierung des gesamten Einschlagprozesses validiert. Hierbei werden auch Umweltstörungen wie Wämeabstrahlung des Ejektaplumes oder die atmosphärische Schockwelle simuliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Natalia Artemieva; Professor Dr. Steven Goderis; Dr. Kent Sundell