Záhada ďábelského kráteru: Proč vědci tak dlouho pátrali po původu obří jámy v Arizoně?

Ještě na začátku 19. století se americký prezident Thomas Jefferson k pozorování dopadajících meteoritů vyjádřil následovně: „Raději uvěřím, že dva profesoři z Yale lžou, než že kameny mohou padat z nebes.“ Brzy však zavládla mnohem příznivější situace pro uznání meteoritů coby vesmírných těles střetávajících se s povrchem Země. V roce 1813 francouzský astronom, fyzik a matematik Pierre-Simon Laplace napsal, že by obří kosmický objekt při nárazu do naší planety vyvolal kataklyzma, jež by vyhubilo celé druhy. Jak prozíravá myšlenka, předcházející svou dobu více než o století a půl! Tehdy totiž ještě nikdo nemohl tušit, že dopad asteroidu Chicxulub na konci křídy před 66 miliony let nejspíš nasměroval vývoj života k modernímu světu a člověk by se bez něj možná na modré planetě nikdy neobjevil.

Katastrofy nejsou třeba

Poskočíme-li nyní poněkud v čase, můžeme konstatovat, že byly meteority postupně vzaty na milost, a jejich hledání se dokonce stalo výnosným obchodem. Jen mezi léty 1740 a 1990 se jich podařilo objevit asi 4 660, o celkové hmotnosti bezmála půl milionu tun, což znamená průměrně 106 kg na jeden. Zemi zaslíbenou představuje v daném směru Antarktida, kde se do roku 2000 našlo přes 30 tisíc kusů meteoritů. 

Přesto i v průběhu 19. století dál převládalo mínění, že dopad meteoritu patří mezi nevýznamné události, jež ve skutečnosti nemohou dlouhodobé dění na Zemi ovlivnit. Geologové podobné myšlenky obvykle odmítali: Žádné katastrofy v podobě dopadů gigantických těles z vesmírného prostoru jednoduše nebyly třeba a nikdo v této době jejich stopy ani nehledal. 

Sopka, nebo meteorit?

Důkazy se však přece jen nabízely a už je nešlo přehlížet. Na konci 19. století začali vědci poprvé zkoumat kruhovou jámu o průměru 1,2 km, zvanou tehdy Canyon Diablo Crater neboli „kráter v kaňonu Diablo“, ležící v Arizoně. Prstencový val z vyvržené zeminy měří na výšku kolem 40 m a hloubka jámy přesahuje 170 m. Jelikož se v okolí San Francisca hojně vyskytují sopečné horniny, badatelé od počátku předpokládali, že má i zmíněný útvar vulkanický původ. Grove Karl Gilbert, jeden ze zakladatelů americké geologické služby U. S. Geological Survey, jej v roce 1891 mylně označil za výsledek podpovrchové sopečné exploze. Právě on pak paradoxně jako jeden z prvních prokázal impaktní původ kráterů na Měsíci. 

V roce 1903 se ke Canyon Diablo Crater dostal důlní inženýr, geolog a obchodník Daniel Moreau Barringer Jr. a brzy jej označil za impaktní strukturu, pozůstatek po dopadu železného meteoritu. Který ze zmíněných pánů měl pravdu, napoví dnešní název kráteru: Vědci jej na počest „objevitele“ pojmenovali Barringerův. 

Impakt potvrzen

Barringer, sám zkušený autor knihy o důlním právu v USA, si byl impaktním původem formace jistý již kolem roku 1906, jeho názor však nikdo nebral příliš v potaz. Obchodník se navíc pokoušel najít zbytky meteoritu pod dnem kráteru – což se mu ovšem nikdy nemohlo podařit, protože těleso se při impaktní explozi z drtivé části vypařilo a zbytek byl rozprášen do okolí. Barringer strávil pátráním po domnělém „pokladu“ v podobě zásob meteoritického železa celých 27 let, během nichž uskutečnil 28 nákladných vrtů a nechal na dně útvaru vyrazit dvě šachty do hloubky 55 m. 

Definitivní potvrzení impaktního původu arizonské struktury přišlo až o půl století později, kdy k ní obrátil pozornost geolog a planetolog Eugene Merle Shoemaker. Agilní vědec obhájil doktorskou práci o mechanice meteoritického impaktu a po roce 1960 se začal věnovat astrogeologii a studiu kráterů na Měsíci i na Zemi. V Arizoně objevil jasné známky impaktu v podobě stišovitu a coesitu i šokem přeměněných křemenů – minerálů, jimž se prudkým nárazem a žárem po dopadu pozměnila lomivost, respektive krystalová struktura. Porovnal také vzhled a stavbu kráteru s výsledky podzemních explozí jaderných náloží v Nevadské poušti (například umělý kráter Sedan o průměru 390 m) a rovněž našel jisté shodné znaky, třeba převrácené vrstevní sledy hornin v okrajových valech. Od dob jeho výzkumu v 60. letech už o impaktním původu Barringerova kráteru ani mnoha dalších podobných struktur prakticky nikdo nepochybuje. 

Krátery, samé krátery

Vulkanismus tedy mohl být jako původce kráteru vyloučen. Arizonská formace – a některé další, tehdy již známé – měla prokazatelně impaktní „kořeny“. Od 50. a 60. let se tak díky Shoemakerovi a jeho kolegům stala nauka o dopadech planetek a kometárních jader skutečnou vědou a impakty velkých až obřích kosmických těles, tedy nikoliv pouze malých meteoritů, představovaly definitivně prokázanou a nikým nezpochybňovanou skutečnost. 

Zajímavá historie Barringerova kráteru se však psala i v následujících dekádách. Již od roku 1960 v něm američtí astronauti trénovali na budoucí lunární mise a o osm let později byla oblast prohlášena za chráněný přírodní výtvor. Pravidelně od roku 1982 se také úspěšným výzkumníkům zabývajícím se impakty uděluje Barringerova medaile. V blízkosti formace se dnes nachází naučné středisko i muzeum a pořádají se tam prohlídky pro návštěvníky z celého světa. 

K uznání velkých impaktů mezitím významně přispěl rovněž kosmický věk a studium povrchu Měsíce i kamenných planet a jejich souputníků pomocí sond. Výzkum prokázal, že vznik kráterů na objektech s pevným povrchem tvoří ve Sluneční soustavě spíš pravidlo než výjimku, a na Zemi tomu v minulosti nemohlo být jinak. Dnes známe i pod zemským povrchem pohřbené krátery starší než tři miliardy let, jejichž odhadované původní rozměry přesahují 400 km.

Zdrcující dopad

A jak se vlastně odehrála katastrofa, kterou arizonský kráter dosud připomíná? Díky podrobnému zkoumání víme, že zhruba před 49 tisíci lety zasáhl oblast asi 50metrový železoniklový meteorit, načež zanechal v terénu zhruba 1,2 km širokou a 200 m hlubokou „stopu“, viditelnou i z oběžné dráhy. 

Lokální následky impaktu byly zdrcující: Těleso se srazilo se Zemí rychlostí kolem 13–18 km/s, a pohybovalo se tedy mnohem rychleji než kulka. Oproti drobnému náboji vystřelenému z pistole však jeho objem činil zhruba 62 300 m³ a vzhledem k průměrné hustotě kovového materiálu kolem 8 000 kg/m³ vychází jeho hmotnost přibližně na 500 000 tun, což odpovídá pěti letadlovým lodím třídy Nimitz. Výsledná energie impaktu pak měla hodnotu okolo 1,2 × 1017 J, tzn. ekvivalent 1 930 hirošimských atomových bomb nebo 29 megatun TNT. 

Horké supertornádo

Kromě vypaření většiny impaktoru tak rovněž zahynulo vše živé na povrchu do vzdálenosti mnoha kilometrů, přičemž těžká zranění utrpěla zvířata ještě asi 20 km od místa dopadu. Rázová vlna utvořila „horké supertornádo“, jež se hnalo nejméně 5 km všemi směry fantastickou počáteční rychlostí. Následovaly jej miliony tun vyvrženin, které se dostaly se vysoko do atmosféry. Zanikla vegetace na ploše asi 1 500 km², stromy skončily vyvrácené v okruhu zhruba 20 km. Obnova zpustošené lokality, například návrat souvislé vegetace, pak trvala celé století. 

TIP: Výzkum australského kráteru prozradil, jak často Zemi zasahují větší meteority

Pokud by se něco podobného stalo dnes a navíc v hustě obydlené oblasti, šlo by nepochybně o největší přírodní katastrofu, jakou lidstvo zažilo. Počet obětí by mohl dosáhnout milionů. V době impaktu však severoamerický kontinent zřejmě ještě nebyl osídlen, a potenciální oběti tak představovali hlavně mamuti a velcí lenochodi. Dopady o podobné síle se ovšem odehrávají v průměru jednou za tisíciletí, což není zanedbatelná frekvence. Oblohu se tak skutečně vyplatí sledovat…