كاسه هاي طبيعي
زمين هميشه در معرض خطر برخورد سيارك ها و دنباله هاست؛ حتي با اين كه احتمال چنين برخوردهايي بسيار اندك است، نبايد اين چنين در نظر گرفت كه هرگز رخ نمي دهند. اما پس از برخورد اجرام با زمين چه چيزي شكل مي گيرد و چه اتفاقاتي روي مي دهد؟
گودال يا دهانه ي برخوردي به علت برخورد اجرام با سرعت بسيار زياد انجام مي شود. شهاب سنگ هاي سنگي با قطري بيشتر از 50 متر و آهني ها با قطري بيشتر از 20 متر چندان تحت تأثير نيروي مخالف جوّ زمين قرار نمي گيرد. طي برخورد اجرام بزرگ، امواج ضربه اي با سرعت هاي بسيار زياد ايجاد مي شوند كه باعث ذوب و تبخير شدن جرم مهاجم و منطقه ي برخورد مي شوند. در حالي كه سرعت اجرام با اندازه ي چند متر به شدت كاسته مي شود و حتي ممكن است سرعت فضايي آن ها را به صفر برساند. در اين صورت اين سنگ ها در زمين گودال هايي قيفي شكل با قطري اندكي بزرگ تر از قطر جرم مهاجم ايجاد مي كنند كه معمولاً خود سنگ در ته گودال ديده نمي شود.
فرايند ايجاد شدن اين گودال ها كاملاً مكانيكي است و ارتباطي به امواج ضربه ندارد. اما در گودال هاي برخوردي انفجاري يا سرعت بالا، گودال هنگامي ايجاد مي شود كه جرم مهاجم با همان سرعت فضايي خود، كه بسيار بيشتر از سرعت صوت است، با زمين برخورد مي كند. در نقطه ي برخورد، امواج ضربه اي ايجاد مي شوند و با سرعت بيش از 10 كيلومتر بر ثانيه به سنگ هاي ميزبان يا هدف وارد مي شوند. اين امواج زودگذر بسيار با انرژي اند و در هيچ يك از فرايندهاي معمول زميني ايجاد نمي شوند. مثلاً بيشينه ي فشار در نقطه ي برخورد ممكن است به صدها گيگا پاسكال برسد كه تفاوت بسياري با فشارهاي حداكثر چند گيگاپاكسال فرايندهاي دگرگوني زميني دارد. به علت اين برخورد تغييرات عمده اي در سنگ ها ايجاد مي شود كه ممكن است در شناسايي گودال هاي برخوردي قديمي به كار آيند. به طور كلي فرايند ايجاد گودال برخوردي بزرگ را، كه ممكن است طي چند دقيقه ايجاد شود، مي توانيم به سه مرحله تفكيك كنيم؛ تماس/تراكم، حفر و اصلاح.
با گسترش امواج ضربه اي از نقطه ي برخورد، انرژي هم كاهش مي يابد كه علت عمده ي آن اين است كه با افزايش فاصله از نقطه ي برخورد امواج هم از هم دور مي شوند. در نتيجه چگالي آن ها در منطقه كاهش مي يابد. علت ديگر تبديل آن ها به گرما و ايجاد دگرشكلي است كه در سنگ هاي منطقه رخ مي دهد. اگر فشار در منطقه ي برخورد را به صورت ايزوبارهاي نيم دايره اي در نظر بگيريم، در هر بخش تغييرات خاصي در سنگ هاي منطقه ايجاد مي شود. در نقطه ي برخورد، كه بيشترين فشار حاكم است، بيشترين تغييرات در سنگ ها يعني تبخير و ذوب شدگي نيز رخ مي دهد و در فشار كمتر از آن، تا نزديك به پنج گيگاپاسكال، دگرگوني برخوردي ديده مي شود و در فشارهاي كمتر فقط بُرِش و خردشدگي ديده مي شود.اندكي دورتر و در منطقه ي يك تا دو گيگاپاسكال، كه لبه ي گودال را هم مشخص مي كند، سرعت امواج به پنج تا هشت كيلومتر بر ثانيه كاهش مي يابد و به شكل امواج لرزه اي رفتار مي كند و تا هزاران كيلومتر گسترش مي يابد ولي تغييرات چنداني را در سنگ هاي منطقه ايجاد نمي كنند.
مدت مرحله ي تماس/تراكم حتي براي برخوردهاي اجرام بزرگ نيز بيش از چند ثانيه طول نمي كشد؛ مثلاً براي جسمي بزرگ و با قطر 50 كيلومتر كه با سرعت 25 كيلومتر بر ثانيه برخورد مي كند فقط دو ثانيه است. و براي جسمي با قطر 100 متر با سرعت مشابه كمتر از يك صدم ثانيه! پس از پايان اين مرحله جسم مهاجم، كه نابود شده است، در مراحل بعدي ديگر نقشي ندارد و بقيه ي فرايندها را امواج ضربه كنترل مي كنند. مرحله ي تماس/تراكم بلافاصله به مرحله ي حفر مي رسند.
* نماي گودال برخوردي ساده و هفت کيلومتري «مولتکه» در سطح ماه، در اين تصوير همه ي مشخصات گودال برخوردي ساده و معمولي مشخص اند. شکل کاسه اي، لبه ي برآمده، مواد بيرون ريخته شده در اطراف لبه، گودالي با اين اندازه در زمين و تحت جاذبه ي آن به شکل يک گودال برخوردي پيچيده ظاهر مي شود.
* نمايي از گودال برخوردي 320 کيلومتري «شرودينگر» نزديک قطب جنوب ماه. حلقه ي مرکزي متشکل از قلل مرتفع در چنين عوارض بزرگي تشکيل مي شود.
*نمونه اي از گودال برخوردي پيچيده در سوي تاريک ماه به نام کينگ. در اين گودال همه ي مشخصات گودال هاي پيچيده ديده مي شوند؛ سطح صاف گودال، ديواره هاي فروريخته به داخل و مجموعه قلل برآمده ي مرکزي.
* حوزه ي چند حلقه اي عظيم در سطح ماه. درياي شرقي با قطر 930 کيلومتر يکي از نمونه هاي بسيار جالب اين عوارض است که در 8/3 ميليارد سال پيش ايجاد شده است. علاوه بر حلقه ي بيروني، حلقه هاي 620، 480و320 کيلومتري نيز ديده مي شوند.
منبع:نشريه نجوم، شماره 215
/ع
امواج ضربه و تشكيل گودال
گودال يا دهانه ي برخوردي به علت برخورد اجرام با سرعت بسيار زياد انجام مي شود. شهاب سنگ هاي سنگي با قطري بيشتر از 50 متر و آهني ها با قطري بيشتر از 20 متر چندان تحت تأثير نيروي مخالف جوّ زمين قرار نمي گيرد. طي برخورد اجرام بزرگ، امواج ضربه اي با سرعت هاي بسيار زياد ايجاد مي شوند كه باعث ذوب و تبخير شدن جرم مهاجم و منطقه ي برخورد مي شوند. در حالي كه سرعت اجرام با اندازه ي چند متر به شدت كاسته مي شود و حتي ممكن است سرعت فضايي آن ها را به صفر برساند. در اين صورت اين سنگ ها در زمين گودال هايي قيفي شكل با قطري اندكي بزرگ تر از قطر جرم مهاجم ايجاد مي كنند كه معمولاً خود سنگ در ته گودال ديده نمي شود.
فرايند ايجاد شدن اين گودال ها كاملاً مكانيكي است و ارتباطي به امواج ضربه ندارد. اما در گودال هاي برخوردي انفجاري يا سرعت بالا، گودال هنگامي ايجاد مي شود كه جرم مهاجم با همان سرعت فضايي خود، كه بسيار بيشتر از سرعت صوت است، با زمين برخورد مي كند. در نقطه ي برخورد، امواج ضربه اي ايجاد مي شوند و با سرعت بيش از 10 كيلومتر بر ثانيه به سنگ هاي ميزبان يا هدف وارد مي شوند. اين امواج زودگذر بسيار با انرژي اند و در هيچ يك از فرايندهاي معمول زميني ايجاد نمي شوند. مثلاً بيشينه ي فشار در نقطه ي برخورد ممكن است به صدها گيگا پاسكال برسد كه تفاوت بسياري با فشارهاي حداكثر چند گيگاپاكسال فرايندهاي دگرگوني زميني دارد. به علت اين برخورد تغييرات عمده اي در سنگ ها ايجاد مي شود كه ممكن است در شناسايي گودال هاي برخوردي قديمي به كار آيند. به طور كلي فرايند ايجاد گودال برخوردي بزرگ را، كه ممكن است طي چند دقيقه ايجاد شود، مي توانيم به سه مرحله تفكيك كنيم؛ تماس/تراكم، حفر و اصلاح.
مرحله ي تماس/تراكم
با گسترش امواج ضربه اي از نقطه ي برخورد، انرژي هم كاهش مي يابد كه علت عمده ي آن اين است كه با افزايش فاصله از نقطه ي برخورد امواج هم از هم دور مي شوند. در نتيجه چگالي آن ها در منطقه كاهش مي يابد. علت ديگر تبديل آن ها به گرما و ايجاد دگرشكلي است كه در سنگ هاي منطقه رخ مي دهد. اگر فشار در منطقه ي برخورد را به صورت ايزوبارهاي نيم دايره اي در نظر بگيريم، در هر بخش تغييرات خاصي در سنگ هاي منطقه ايجاد مي شود. در نقطه ي برخورد، كه بيشترين فشار حاكم است، بيشترين تغييرات در سنگ ها يعني تبخير و ذوب شدگي نيز رخ مي دهد و در فشار كمتر از آن، تا نزديك به پنج گيگاپاسكال، دگرگوني برخوردي ديده مي شود و در فشارهاي كمتر فقط بُرِش و خردشدگي ديده مي شود.اندكي دورتر و در منطقه ي يك تا دو گيگاپاسكال، كه لبه ي گودال را هم مشخص مي كند، سرعت امواج به پنج تا هشت كيلومتر بر ثانيه كاهش مي يابد و به شكل امواج لرزه اي رفتار مي كند و تا هزاران كيلومتر گسترش مي يابد ولي تغييرات چنداني را در سنگ هاي منطقه ايجاد نمي كنند.
مدت مرحله ي تماس/تراكم حتي براي برخوردهاي اجرام بزرگ نيز بيش از چند ثانيه طول نمي كشد؛ مثلاً براي جسمي بزرگ و با قطر 50 كيلومتر كه با سرعت 25 كيلومتر بر ثانيه برخورد مي كند فقط دو ثانيه است. و براي جسمي با قطر 100 متر با سرعت مشابه كمتر از يك صدم ثانيه! پس از پايان اين مرحله جسم مهاجم، كه نابود شده است، در مراحل بعدي ديگر نقشي ندارد و بقيه ي فرايندها را امواج ضربه كنترل مي كنند. مرحله ي تماس/تراكم بلافاصله به مرحله ي حفر مي رسند.
* نماي گودال برخوردي ساده و هفت کيلومتري «مولتکه» در سطح ماه، در اين تصوير همه ي مشخصات گودال برخوردي ساده و معمولي مشخص اند. شکل کاسه اي، لبه ي برآمده، مواد بيرون ريخته شده در اطراف لبه، گودالي با اين اندازه در زمين و تحت جاذبه ي آن به شکل يک گودال برخوردي پيچيده ظاهر مي شود.
* گودال بارينجر در آمريکا
مرحله ي حفر: گودال ناپايدار
مرحله ي اصلاح
گودال هاي برخوردي ساده و پيچيده
گودال هاي ساده
گودال هاي پيچيده
* نمايي از گودال برخوردي 320 کيلومتري «شرودينگر» نزديک قطب جنوب ماه. حلقه ي مرکزي متشکل از قلل مرتفع در چنين عوارض بزرگي تشکيل مي شود.
*نمونه اي از گودال برخوردي پيچيده در سوي تاريک ماه به نام کينگ. در اين گودال همه ي مشخصات گودال هاي پيچيده ديده مي شوند؛ سطح صاف گودال، ديواره هاي فروريخته به داخل و مجموعه قلل برآمده ي مرکزي.
حوزه هاي چند حلقه اي
* حوزه ي چند حلقه اي عظيم در سطح ماه. درياي شرقي با قطر 930 کيلومتر يکي از نمونه هاي بسيار جالب اين عوارض است که در 8/3 ميليارد سال پيش ايجاد شده است. علاوه بر حلقه ي بيروني، حلقه هاي 620، 480و320 کيلومتري نيز ديده مي شوند.
منبع:نشريه نجوم، شماره 215
/ع
