Mit Schüssen im Labor simulieren Forscher den Einschlag von Meteoriten
Freiburger Forscher schießen mit 25 000 km/h in die Erde, um künstliche Krater zu erzeugen. Damit wollen sie herauszufinden, was bei einem Meteoriteneinschlag eigentlich ganz genau passiert. Auf der Erde gibt es rund 200 Meteoritenkrater.
Auf der Erde sind rund 200 große Meteoritenkrater wie der riesige Barringer Krater in Arizona in den USA bekannt. Jetzt geht ein internationales Forscherteam in Laborversuchen der Frage auf den Grund, was genau beim Einschlag eines Meteoriten auf die Erde geschieht.
Foto: Volkssternwarte Laupheim/Gohler
Die Kanone, mit der Forscher der Freiburger Universität schießen, beschleunigt das Projektil auf eine Endgeschwindigkeit, die rund viermal so hoch ist wie eine Patrone, die richtige Kanoniere abfeuern. Innerhalb des Bruchteils einer Sekunde erreicht sie ihr Ziel, einen typischen Ausschnitt der Erdoberfläche. Mit ihren Experimenten wollen die Forscher ergründen, was genau passiert, wenn ein Meteorit die Erde trifft. Deshalb erzeugen sie Krater im Labor.
Meist setzen die Geologen Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 1,2 Zentimeter ein. Manchmal nutzen sie auch echtes Meteoritenmaterial. Die abgefeuerten Projektile erreichen eine Geschwindigkeit von rund 25 000 Kilometer pro Stunde. Beschleunigt werden sie mit Hilfe eines leichten Gases, etwa mit Helium oder Wasserstoff. Dieses erreicht, einmal angestoßen, eine weitaus höhere Geschwindigkeit als das Treibgas einer Pulverladung.
Forschungsverbund will Kraterbildung besser verstehen
Das Gas steht unter extrem hohem Druck, der sich mit einem Schlag durch ein Ventil entlädt und die Kugel aus dem Rohr schleudert. Die Freiburger arbeiten seit drei Jahren im Verbund mit Forscherkollegen an acht wissenschaftlichen Einrichtungen in Deutschland, Frankreich und den USA zusammen.
Freiburger Forscher haben errechnet, wie sich die Kräfte bei einem Meteoriteneinschlag verteilen. Dazu schießen sie im Labor auf der Erde nachempfundene Abschnitte. Hochleistungskameras zeichnen die Kraterbildung auf.
Quelle: Universität Freiburg
MEMIN heißt das Projekt. Das steht für „Multidisciplinary Experimental and Modeling Impact Crater Research Network“. Die Krater, die die kleinen Geschosse in die Modellerde schlagen, haben einen Durchmesser von bis zu 40 Zentimeter. Gefilmt werden der Aufschlag und die Entstehung des Kraters von Hochgeschwindigkeitskameras. Sensoren zeichnen die Druckverteilung in der Einschlagstelle und in der Umgebung auf. Eine Art Sammelkorb fängt das Material auf, das aus dem frischen Krater fliegt.
Die Wissenschaftler untersuchen anschließend, wie sich das Ausgangsmaterial durch den Einschlag verändert. Beim Kontakt des Projektils mit dem Gesteinskörper entstehen kurzfristig extreme Drücke und Temperaturen, die zur Aufschmelzung und Verdampfung der getroffenen Gesteine bis hin zur Plasmabildung führen können.
Weltweit führend in der Meteoritenforschung
Bisher haben die Freiburger Forscher Sandstein, wassergesättigte Steine und solche mit wenig Poren untersucht. In der nächsten Phase ist Kalkstein an der Reihe. Die Forscher sind sicher, dass sich die Ergebnisse ihrer Arbeit auf die Auswirkungen des Einschlags von echten Meteoriten hochrechnen lassen.
Seit drei Jahren arbeiten die Universitäten Freiburg, Jena, München und Münster, das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik in Freiburg, das Museum für Naturkunde Berlin und das DESY Hamburg mit Forschungseinrichtungen in Beauvais/Frankreich und Stony Brook/USA zusammen. Heute gilt der Verbund als weltweit führend in dieser Disziplin. Damit das so bleibt, hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft 1,6 Millionen Euro für die Fortsetzung der Arbeiten zur Verfügung gestellt.
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