La Tierra tiene muchos menos cráteres de impacto que los mundos sin atmósfera, como nuestra Luna. Debido a la densa atmósfera de la Tierra, los objetos de hasta 25 metros (dependiendo de su composición) suelen desmenuzarse por el calentamiento del intenso roce con el aire, cuando el gas en expansión atrapado en su interior los hace estallar. Sin embargo, los objetos más grandes, así como los más pequeños y densos, a veces logran llegar a la superficie de nuestro planeta.
En el Instituto de Ciencia Planetaria (PSI) de Estados Unidos se investiga, entre otras cosas, el proceso de craterización en la Tierra y en otros mundos de nuestro sistema solar. Esta clase de investigaciones incluyen examinar cómo las colisiones pueden alterar la textura de los minerales, y la búsqueda de material que durante el impacto fue esparcido por la superficie terrestre.
Elizaveta Kovaleva y Matthew Huber, del Instituto de Ciencia Planetaria, han sido recientemente los autores principales de dos estudios sobre vestigios de cráteres de impacto enormes y antiquísimos en la Tierra. Estos vestigios van desde detalles pequeños como diminutos cristales que se deformaron en un impacto, hasta las capas de roca destrozada de 50 metros de espesor que un impacto puede arrojar a muchísimos kilómetros de distancia del cráter.
Los impactos pueden crear grandes cráteres, ya que la masa y la velocidad del objeto que impacta actúan conjuntamente para fragmentar el terreno, de forma muy similar a como la masa y la velocidad de una bala pueden deformar una pared de yeso. La masa y la velocidad de un objeto determinan su energía cinética; una mayor masa y una mayor velocidad aumentan la energía liberada durante un impacto. Cuando un objeto cósmico, como por ejemplo un asteroide o un cometa, choca contra un cuerpo celeste y se detiene bruscamente, la onda de choque resultante puede lanzar fragmentos de roca a grandes distancias sobre la superficie del planeta. La energía del impacto funde, literalmente, el terreno local, formando un cráter y esparciendo roca fundida a modo de manto por los alrededores, lo que altera profundamente el tipo de rocas que se encuentran en el cráter y sus proximidades.
Uno de los materiales más útiles para estudiar los impactos del pasado es el mineral zircón (ZrSiO4, o silicato de circonio), presente en una amplia gama de rocas terrestres. En condiciones normales, este mineral puede formar cristales bien definidos, lo que permite a los científicos utilizar los zircones para datar eventos geológicos y reconstruir la historia de la Tierra. Sin embargo, la energía de un impacto puede tanto crear nuevos zircones como modificar la textura de los ya existentes. Cuando la presión extrema de una onda de choque alcanza un cristal de zircón, puede fundirlo y disociarlo, o incluso reorganizar su estructura molecular para dar lugar a un mineral distinto. Estos efectos pueden observarse mediante microscopía electrónica de transmisión.
Kovaleva, Huber y sus colegas analizaron rasgos microscópicos de este tipo en zircones procedentes de los vestigios de un cráter en Brasil y de los vestigios de otro en Rusia, obteniendo datos reveladores gracias a las diversas formas en que este mineral puede transformarse durante un impacto.
La estructura de impacto de Kara, en Rusia, con 65 kilómetros de diámetro y 70,3 millones de años de antigüedad, y la estructura de impacto de Araguainha, en Brasil, con más de 40 kilómetros de diámetro y 251,5 millones de años de antigüedad, se formaron por impactos sobre terrenos ricos en cristales de zircón.
“Llegar a cada uno de los cráteres y regresar de ellos requería un viaje de varios días. Para llegar a Araguainha, tuve que volar desde Sudáfrica hasta Brasilia, la capital de Brasil. Después, pasé un día en autocar hacia una zona rural y también tuve que hacer a pie un tramo del trayecto”, comenta Kovaleva. “Kara se encuentra en la región polar de Rusia, en lo que se conoce como la cordillera de Pai-Khoy, y la recolección de muestras allí resultó algo más exigente. Para llegar a Kara, tuve que volar a Moscú, viajar en tren durante unas dos noches hasta Vorkutá y, desde allí, pasar otra noche circulando en un vehículo todoterreno, que era un tanque al que le habían retirado el cañón. A partir de ese punto, mi equipo de investigación y yo nos desplazamos a lo largo del río en balsas ligeras y dormimos en tiendas de campaña, mientras íbamos recogiendo muestras por el camino”.
Se tomaron numerosas muestras del interior de cada cráter y, entre cientos de granos, se identificaron más de 60 zircones representativos. Estos fueron analizados mediante un microscopio electrónico de transmisión, un dispositivo que utiliza un haz de electrones para observar muestras extremadamente delgadas (de entre 100 y 200 nanómetros de espesor). El equipo logró clasificar la recristalización de los zircones en cinco tipos distintos, los cuales reflejan diversas condiciones físicas presentes durante el impacto y con posterioridad al mismo.
La estructura de cráter visible más grande (y una de las más antiguas) de la Tierra es el cráter de impacto de Vredefort, en Sudáfrica. Formado hace 2020 millones de años, hoy se ve como un anillo semicircular de colinas, aunque su extensión total de 300 kilómetros permanece oculta bajo la superficie. Desde su formación inicial, la meteorización y la erosión han borrado gran parte de la historia del cráter.
Dos mil millones de años de exposición a los elementos permitieron que la erosión destruyera entre 8 y 10 kilómetros de las capas superiores del cráter, dejando al descubierto únicamente el paisaje transformado que se encontraba debajo. Esto ha frustrado durante mucho tiempo a los investigadores que deseaban estudiar el material eyectado, el cual podría contener información valiosa sobre las condiciones en las que se produjo el impacto. Afortunadamente, cuando se forma un cráter de este tipo, los escombros pueden quedar dispersos por todo el planeta.
Se han hallado restos, presuntamente vinculados al impacto de Vredefort, en capas rocosas situadas a miles de kilómetros del cráter, concretamente en Rusia y Groenlandia.
“Los geólogos que analizaron inicialmente esas rocas en Rusia y Groenlandia creyeron estar ante formaciones sedimentarias; sin embargo, al examinar muestras de ellas bajo el microscopio, observamos que muchas de las esférulas presentaban formas de gota o de pesa, y estaban compuestas por restos de material vítreo”, explica Huber. “Este tipo de texturas es característico de los materiales eyectados por un impacto”.
Durante mucho tiempo, los científicos supusieron que todas las capas gruesas de material eyectado por el impacto de Vredefort habían desaparecido debido a la erosión. Ahora, ese material ha sido finalmente localizado.
Un grupo de mineros que trabajaba en la región de la cuenca de Griqualand West, en Sudáfrica, a 500 kilómetros al oeste del cráter, descubrió un límite entre capas rocosas que correspondía a la superficie terrestre de hace 2000 millones de años, coincidiendo con la época del impacto de Vredefort. Esta discontinuidad geológica incluía una capa de material rocoso del tipo denominado “brecha” (“breccia”), de hasta 50 metros de espesor, compuesta por fragmentos de roca unidos por materiales de grano fino y agua. Dentro de esta estructura, también se hallaron cuarzo sometido a presiones extremas (cuarzo de choque) y zircón granular; ambos materiales indican que la brecha o breccia es producto de un impacto y no de un proceso sedimentario, como se creía anteriormente. Esta capa constituye, por tanto, el material eyectado por el impacto que permanecía desaparecido.
Uno de los dos estudios se titula “Evidence for proximal ejecta from the 2.02 Ga Vredefort impact event”. Y se publicó en la revista académica Precambrian Research.
El otro estudio se titula “Multiple P-T-t paths revealed by granular zircon open new horizons in impact research”. Y se ha publicado en la revista académica Gondwana Research.
