Ved at kigge på noget meget småt har en gruppe forskere fundet beviset for noget meget stort. For andre kan det virke underligt, at det har været svært for geologer at finde kæmpestore gamle meteorkratere, men det er ikke desto mindre en realitet. Et utal af store og små meteornedslag var afgørende for dannelsen af den tidlige Jordklode, men Jorden er en aktiv og dynamisk planet, og derfor er det noget af en skattejagt for nutidens geologer at lokalisere og ikke mindst verificere gamle, nedslidte meteorkratere. Men måske har vi også ledt efter det forkerte på de forkerte steder.
I et nyt studie, der netop er udgivet i Journal of Petrology , præsenterer Adam Garde, emeritusforsker ved GEUS, sammen med en international forskergruppe bestående af Leif Johansson, Nynke Keulen, Anja Schreiber og Richard Wirth nogle spændende resultater, der bekræfter en teori om, at den 3 milliarder gamle Maniitsoq-struktur i Vestgrønland er resterne af et meteoritkrater. Studiet kan rykke ved den geovidenskabelige metode til at identificere gamle kraterstrukturer dybt nede i jordskorpen.
Maniitsoq-strukturen og dens oprindelse har været debatteret i årevis. I dag har den omtrent runde og stærkt nederoderede struktur en diameter på over 100 km., men det oprindelige krater har nok været omkring 500 km. På baggrund af zirkon-undersøgelserne og en omfattende knusning i det, der dengang var den nedre jordskorpe op til 25 km under den daværende overflade, mener Adam Garde, at strukturen er resultatet af et meteoritnedslag. Hvis det er rigtigt, vil der være tale om Jordens langt største og ældste kendte kraterstruktur dannet ved et gigantisk meteoritnedslag. Modsat argumenterer andre forskere for, at det også kunne være en knusningsstruktur, der er dannet i dybet af store jordskælv langs en grænse mellem to af de tektoniske plader, der udgør Jordens skorpe.
”Kig først uden på krystallerne”
I 2017 deltog Adam Garde i en geologisk konference i Island. Her mødte han en kollega, der gav ham et tip, der skulle vise sig at få stor betydning for hans videre arbejde med zirkoner fra Maniitsoq-strukturen. ”Kig først uden på dine zirkoner, ikke inde i dem. Chokstrukturerne er bedst bevaret udenpå krystallerne” sagde Balz Kamber, Queensland University of Technology (QUT). Og det gjorde Adam Garde og hans kollegaer så.
Forskerne har undersøgt mere end 3.400 krystaller af zirkon fra fire store og bekræftede kraterstrukturer dannet af meteoritnedslag. Til sammenligning har de også undersøgt zirkoner fra to gamle intense jordskælvsområder i Norge og Italien uden meteoritnedslag – og ikke mindst fra Maniitsoq-strukturen i Grønland. Noget så grundigt, endda.
”Vi fik en erkendelse. Vi fandt to helt forskellige slags mikrostrukturer oven i hinanden i de zirkoner, som vi undersøgte. Den ene struktur er tætliggende, sammenhængende mikroplaner. Det er såkaldte choklameller, som dannes af chokbølgen ved selve nedslaget. Mens zirkonerne senere befinder sig inde i jordskorpen, påvirkes deres choklameller af indtrængende vand. Vandet i choklamellerne ender som bobler i nanometerskala langs de oprindelige choklameller. I elektronmikroskop ser de ud som bittesmå perler på en snor” forklarer Adam Garde.
Illustration: Klik på billedet for at se en større udgave. Choklameller: Chokbølgens ekstreme kompression og aflastning medfører lynhurtig smeltning og størkning lang. (Adam garde, GEUS).
Den anden slags planære strukturer i zirkoner er efterfølgende åbne sprækker, som er opstået ved intense seismiske rystelser udløst af chokbølgen. Den slags åbne sprækker kan også i sjældne tilfælde dannes i almindelige jordskælvsområder, og de kan derfor ikke bruges til at identificere et meteoritkrater.
Choklameller er især velkendte i kvarts, hvor de er det mest almindelige redskab til at identificere et meteoritkrater på sikker vis. Dybt nede i skorpen er kvarts dog blødt, og choklamellerne er derfor svære at genkende eller kan være helt ødelagt på grund af deformation. Det kan ske både i forbindelse med nedslaget og ved senere geologiske hændelser. Zirkon er et meget mere robust mineral, som bedre kan bruges til at verificere chokstrukturer, der nåede helt ned i den dybe jordskorpe.
Illustration: Klik på billedet for at se en større udgave . Genkendelse af gamle meteoritkratere: Chokpåvirkning af mineralet zirkon – et mikro-diagnostisk redskab. (Adam garde, GEUS).
Gruppen har også undersøgt mange zirkoner i omegnen af krateret uden at finde nogen chokstrukturer i nogen af dem. Denne lokale kontrolundersøgelse er dog ikke medtaget i selve forskningsartiklen.
Langsom forskning
Det har taget flere år og krævet mange prøver og højteknologisk udstyr at kunne præsentere de nye resultater. De fleste analyser er foretaget ved Lunds Universitet i Sverige. De allermest detaljerede undersøgelser i nanometer-skala er foretaget af Richard Wirth og Anja Schreiber ved hjælp af transmissionselektronmikroskopi på det tyske GeoForschungsZentrum i Potsdam takket være midler fra EU's forskningsprogram EXCITE. Her har man udtaget ultratynde skiver af zirkonerne og i stedet for lysstråler sendt elektroner igennem dem for at kunne se de bittesmå detaljer i choklamellerne.
”Der er tale om langsom og grundig forskning. Resultaterne har været længe undervejs, blandt andet fordi vi også har været en længere tur rundt om alternative tolkningsmuligheder, men jeg forventer også, at vores undersøgelser vil sætte deres spor i lang tid fremover,” fortæller Adam Garde.
Adam Garde henviser til to ting; Grønland kan nu med afsæt i geovidenskaben igen argumentere for, at verdens største og ældste kendte meteorkraterstruktur ligger i Vestgrønland – et sted, som Adam Garde spår vil være af væsentlig geologisk interesse for at forstå Jordens tidlige udvikling og dannelsen af jordskorpen. Samtidig har geovidenskaben fået et sikkert metodisk redskab i hænde til identifikation af resterne af meget gamle kratere.