Af de fire geologiske processer, forårsager kraterdannelse den mest koncentrerede og pludselige frigivelse af energi. Planeter og andre objekter der kredser om Solen, bevæger sig ved meget høje hastigheder. For eksempel, bevæger Jorden sig omkring 30 km i sekundet (km/s) i sit kredsløb omkring Solen, og meteorider kan komme ind i Jordens atmosfære ved relative hastigheder over 70 km/s. Fordi den kinetiske energi af et objekt er proportional med kvadratet af dets hastighed, frigør kollisioner mellem sådanne objekter enorme mængder energi. Når et objekt rammer en planet, opvarmer og komprimerer dets kinetiske energi den overflade det rammer, og kaster materiale langt omkring nedslagskrateret (se figur 7.4). Sommetider flader materialet der bliver kastet ud fra krateret, kaldet udslyngninger, tilbage til overfladen af planeten med tilstrækkelig energi, til at forårsage sekundære kratere. Resten af det opvarmede og komprimerede materiale, kan også føre til dannelse af et centralt bjerg, eller en bjergring på kraterbunden. Disse processer minder i meget mindre omfang, om det der sker når en dråbe mælk lander i et glas mælk, som vist i figur 7.5.
Energien af et nedslag, kan være stor nok til at smelte, eller endda fordampe skippe. Nogle af bundene i kratere, er de afkølede overflader af søer af smeltet klippe fra nedslaget. Den energi der frigives i et nedslag, kan også danne nye mineraler. Faktisk, dannes nogle mineraler som for eksempel chokmodificeret kvarts, kun under et nedslag. Geologer kigger efter disse karakteristiske mineraler, som tegn på tidligere nedslag på Jordens overflade.
Meteorkrateret i Arizona, USA, er et af de bedst bevarede nedslagskratere på Jorden (se figur 7.6). Det antages at være resultatet af et meteoride- eller asteroidefragment på omkring 50 meter i diameter og en masse på omkring 300 millioner kilogram (kg), som ramte Jorden med 13 km/s for omkring 50.000 år siden. Cirka halvdelen af den oprindelige masse af det kolliderende objekt, blev sandsynligvis fordampet i atmosfæren inden det ramte Jorden. En sådan kollision, ville have frigivet cirka 300 gange den totale mængde energi, som den første atombombe der blev detoneret i New Mexico i 1945. Men med en diameter på ”kun” 1.200 meter, er dette meteorkrater lille set i forhold til nedslagskrateret set på Månen, eller gamle nedslagskrater-ar på Jorden.
En af de mest oplagte forskelle mellem de terrestriske planeter, er det synlige omfang af nedslagskratere. På nogle planeter, er overfladen dækket af nedslagskratere; på andre (især Jorden og Venus) er tilbageblevne kratere sjældnere. Månen, har for eksempel millioner af kratere i forskellige størrelser, nogle af dem oven i hinanden. Næsten alle disse kratere, er resultatet af nedslag. Til sammenligning, er mindre end 200 kratere eller krater-ar, blevet identificeret på Jorden; og omkring 1.000 på Venus. Jordens mangel på kratere, er på grund af tektonisme i Jordens havområder og erosion på land; de fleste kratere på land, er blevet udvisket af vind og vejr. På Venus, har lavastrømme ødelagt de fleste kratere.
Der er en anden grund til de få antal kratere på Jorden og Venus. Mens Månens overflade er direkte udsat for dette kosmiske bombardement, bliver Jordens og Venus’ overflade beskyttet af deres atmosfærer. Klippeprøver fra Månen, viser kratere mindre end et knappenålshoved, dannet af meget små meteorider. I modsætning hertil, er de fleste asteroider som er mindre ind 100 meter i diameter og kommer ind i Jordens atmosfære, enten brændt op eller opbrudt til mindre stykker på grund af friktion, inden de har nået overfladen (små meteoritter fundet i jorden på Jorden, er sandsynligvis stykker af meget større objekter, der blev slået i stykker da de kom ind i atmosfæren). Venus, er endnu bedre beskyttet af sin tykke og tætte atmosfære, end Jorden er det. Objekter, der er større end 100 meter i diameter, kan brænde op eller slået i stykker af Venus’ atmosfære, inden de når ned til overfladen, hvilket danner klynger af kratere, grupperet i et mønster der minder om et haglgeværskud, eller efterlader kun en mørk plamage på overfladen uden noget krater overhovedet.
Karakteristika for et krater, afhænger også af planetens overflade. Et nedslagskrater i et dybt hav på Jorden, kan skabe en imponerende bølge, men efterlader sig ikke noget varigt krater. I modsætning hertil, kan et krater dannet i et gammelt klippefyldt område, bevares i milliarder af år. Planetforskere, kan fortælle meget om overfladen af en planet, ved at studere dens kratere. For eksempel, er kratere på Månens uberørte overflade, ofte omgiver af strenge af mindre sekundære kratere, dannet af materialet der blev udslynget af nedslaget, lige som dem der er vist i figur 7.4b.
Nogle kratere på Mars, har et meget anderledes udseende. De er omgivet af, hvad der synes at være strømme af materiale, sige som mønsteret du ville se, hvis du med en sten ned i en mudderpøl (se figur 7.7). Strømmene synes at indikere, at i modsætning til Månens kratere, indeholdt Mars’ overfladeklippe vand eller is, på tidspunktet for nedlaget. Ikke alle Mars’ udslyngede materiale ser ud som dette, så vandet eller isen kan have være koncentreret i nogle bestemte områder, og disse områder kan have ændret sig med tiden. Disse kratere kan også have være dannet på et tidspunkt tidligere, hvor der var flydende vand på Mars’ overflade. I dag er Mars’ overflade, tør og for det meste frossen, hvilket tyder på, at det vand der kunnet have været på overfladen, er trængt ned igennem jorden lige som vandet fryser i jorden omkring Jordens poler. Den energi, der frigives af en nedslag fra en meteoride, ville smelte denne is og gøre overfladematerialet til en klæbrig konsistens, meget lig den af våd cement. Når dette materiale blev udslynget fra krateret ved nedslaget, ville denne opslæmning have ramt det omgivende terræn, og været gledet ud over overfladen, hvilket ville resultere i de mudderlignende kratere der er synlige i dag.
Gigantiske nedslag, kan omforme planeter
Gigantiske nedslag fandt sted i det tidlige Solsystem, og det tunge bombardement ophørte for omkring 3,8 milliarder år siden. Observationer af forskellige tykkelser på skorpen af de indre planeter har ført til teorier om, at nogle eller alle de terrestriske planeter, blev forstyrret af mindst et sammenstød fra objekter på størrelse med store asteroider. Som vi vil se i næste afsnit, har et kæmpe nedslag på Jorden, sandsynligvis ført til dannelsen af Månen. Et kæmpe sammenstød med Merkur, kan have fjernet noget af de lettere materiale fra skorpen, hvilket samlet efterlader en mere massiv planet. Ifølge nogle teorier, førte en kæmpe kollision med Venus, til dens retrograde (baglæns) rotation. Nedslag fra mindre is-kometer fra det ydre Solsystem, bragte vand, atmosfæriske gasser og muligvis organiske molekyler, ind til de indre planeter. Som vi vil se på i den sidste del af dette kapitel, kunne et nedslag på Jorden for omkring 65 millioner år siden, have været en afgørende begivenhed, der førte til eksistensen af Homo sapiens.
Et stort nedslag, forklarer sandsynligvis de store forskelle mellem Mars’ nordlige og sydlige halvkugler. Det sydlige højland, har en tykkere skorpe og er dannet tidligt i Mars’ historie. Det nordlige lavland, har en tyndere og yngre skorpe, og den kan være blevet dannet som følge af smeltningen efter et stort nedslag. En alternativ teori tyder på, at forskellen på halvkuglerne, kan stamme fra store variationer i energioverførslen under skorpen, hvilket har gjort skorpen uens. Kemiske analyser af klippeprøver fra de to halvkugler, vil i sidste ende kunne skelne mellem teorierne. Tidlige gigantiske nedslag på Mars, kan også være ansvarlige for dens tab af dens magnetfelt (som vi kigger på senere i kapitlet) og er blevet foreslået som årsag, til Mars’ floddale.
Kalibrering af det kosmiske ur
Alle de unge terrestriske planeter, oplevede et lignende bombardement, fordi mange planetesimaler fløj omkring i det tidlige Solsystem. Selvom mange faktorer påvirker dannelsen af kratere, bestemmes antallet af synlige kratere på en planet, af den hastighed hvormed disse kratere ødelægges. Jorden har oplevet en nedslagshistorie, magen til den Månen og de andre terrestriske planeter har oplevet, men nedslagskratere er sjældne på Jorden. Geologiske aktive planeter som Jorden, Mars og Venus, hvis indre termiske energi driver vulkanisme og tektoniske processer, bærer næsten udelukkende kun spor fra de nyeste nedslag. Den kombinerede virkning fra erosion, tektonisme og vulkanisme over milliarder af år, har udslettet de fleste af Jordens nedslagskratere.
Til sammenligning hertil, bevarer Månens overflade stadig de ar fra kratere, der stammer tilbage fra de tidlige år af Solsystemet. Med ingen atmosfære eller overfladevand til erosion og et koldt indre uden geologiske processer, er Månens overflade forblevet stort set den samme, i mere end en milliard år. Merkurs velbevarede kartere antyder and den, som Månen, har været geologisk inaktiv i lang tid. Planetforskere, bruger denne kraterfortegnelse til, at estimere planeternes overfladealder og geologiske historie; omfattende mængder af kratere betyder en ældre planetarisk overflade, som forbliver relativt uændret, på grund af minimal geologisk aktivitet.
For eksempel ses omfattende kraterdannelse på Månen. Månens overflade er ikke ensartet. Dele af den er så fyldt med kratere, at nogle af dem overlapper hinanden. Andre dele er meget mere glatte, og vidner om nyere geologisk aktivitet. Mellem 1969 og 1976, besøgte Apollo astronauter og ubemandede sovjetiske sonder Månen, og bragte prøver tilbage fra ni forskellige steder på Månens overflade. Ved at måle de relative mængder af forskellige radioaktive grundstoffer, og de grundstoffer som de nedbrydes til, kunne forskerne tildele aldre til disse forskellige områder (se Grundlæggende viden 7.1 og Matematiske værktøjer 7.1). Resultaterne af dette arbejde var overraskende. Selvom glatte områder på Månen, faktisk viste sig at være yngre end stærkt kraterede områder, var forskellen i alder ikke særlig stor. De ældste, mest kraterede områder på Månen, går tilbage til omkring 4,4 milliarder år siden, mens de fleste af de glatte områder på Månens overflade, typisk er 3,1 til 3,9 milliarder år gamle (selv om de ikke blev målt, viser nogle af de yngste strømme, meget få kratere og anses derfor for, ikke at være mere end 1-2 milliarder år gamle).
Den klare implikation er, at den største del af kraterdannelsen i Solsystemet, fandt sted inden for de første milliarder år af Solsystemets dannelse (se figur 7.10). Kraftigt kraterede overflader, som for eksempel Merkurs og Månens, er faktisk meget gamle.
