Entstehung des großen Impaktkrater-Feldes in Wyoming, USA: Wo liegt der Primärkrater?

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

Im Jahr 2018 wurden in der Nähe von Douglas, Wyoming, kleine Impaktkrater von 10-80 m Durchmesser entdeckt, die sich alle in der gleichen Schichtlage befinden und ein Alter von etwa 280 Mio. Jahren besitzen. Im Rahmen des Projektes wurden zwei Hypothesen getestet: ist dieses Kraterfeld durch die Fragmentierung von einem oder mehreren Asteroiden beim Eintritt in die Atmosphäre entstanden (Szenario 1) oder handelt es sich bei den Kratern um Sekundärkrater, die durch Auswurf von Ejekta aus einem großen, bislang unbekannten, primären Krater entstanden sind (Szenario 2). Mittlerweile konnten 42 kleine Krater durch Schockeffekte in Quarz in einem Gebiet von 40 x 90 km nachgewiesen werden. Hinzu kommt eine große Anzahl von potentiellen Kratern. Die Größe des Kraterfeldes und das Fehlen meteoritischer Spuren schließen Szenario 1 aus. Anhand der oft elliptischen Kraterformen und ihrer Anordnung in Clustern und Strahlen war es möglich, die Richtungen zu rekonstruieren, aus denen die einschlagenden Körper kamen. Die radiale Anordnung der Flugbahnen deutet darauf hin, dass es sich bei den Kratern um Sekundärkrater handelt, die durch Auswurf aus einem Primärkrater entstanden sind, dessen wahrscheinliche Position und Größe durch den Schnittpunkt der Auswurfbahnen rekonstruiert werden konnte und damit Szenario 2 bestätigt. Der Primärkrater befindet sich demnach im nördlichen Denver-Becken, wo 280 Mio. Jahre alte Schichten allerdings in ca. 3 km Tiefe liegen. Die Modellierung ballistischer Flugbahnen und numerische Simulationen der Kraterbildung ergaben, dass die Einschläge mit Geschwindigkeiten von ~ 700-1000 m/s erfolgten und Spitzendrucke beim Einschlag erzeugten, die zu Schockeffekten führen können. Die übergeordnete Frage, mit der wir uns im Fortsetzungsantrag befassen, lautet: Wo genau befindet sich der Primärkrater und wie groß ist dieser? Aufgrund der Trajektorien-Schnittpunkte und einer ersten geophysikalischen Analyse sollen zwei potentielle Orte für den Primärkrater, die jeweils durch eine auffällige Schwereanomalie gekennzeichnet sind, untersucht werden. Die näher am Sekundärkraterfeld liegende Struktur ist 20-40 km groß, die weiter entfernte Struktur besitzt einen Durchmesser von 80-120 km. Wir nutzen aeromagnetische und Schwerefeld Daten, die uns vom USGS bereitgestellt wurden und prozessiert und analysiert werden. Wir haben über 40 Tiefbohrungen in der Region identifiziert, welche die relevanten permo-karbonischen Schichten erbohrt haben. Diese Bohrungen sollen in der relevanten Tiefe beprobt und auf mögliche Impakt-Gesteine und Stoßwelleneffekte untersucht werden. Zusätzlich wollen wir vorhandene Bohrungen und seismische Daten nutzen, um weitere Sekundärkrater, die nicht an der Erdoberfläche exponiert sind zu detektieren. Abschließend beabsichtigen wir, die Sekundärkraterbildung auf der Erde mit der auf Mars und Mond zu vergleichen, um die Effekte der Atmosphäre und der Schwerkraft auf die Sekundärkraterbildung besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Dr. Auriol Steven Prenter Rae, Ph.D.
• Mitverantwortlich: Dr. Mohamed Sobh, Ph.D.