Kaalin kraatteri

Kaalin kraatteri () tai KaalinjärviKotimaisten kielten keskus: Viron paikannimet: suomeen mukautettu vai vironkielinen nimiasu?(ohje), viitattu 28.4.2017 () on tunnettu matkailukohde Saarenmaalla Virossa. Se sijaitsee Kaalin kylässä 20 kilometrin päässä Saarenmaan pääkaupungista Kuressaaresta. Kraatteri on syntynyt meteoriitin törmättyä maahan esihistoriallisella ajalla, ja sen valleja on muinaisina aikoina vahvistettu kivimuurein.

Kraatterin luo on aivan koulun pihapiiriin rakennettu opastuskeskus, jossa Kaalin kraatteria ja muinaista asuinpaikkaa esitellään.

Meteoriitti On hyvin mahdollista, että ilmakehään saapui yksinäinen meteoroidi, joka hajosi vasta ilmakehässä useaan osaan. Näistä osista on jäänyt näkyviin yhdeksän erikokoista kraatteria, joista suurin on Kaalin kraatteri.

Saapuminen ilmakehään Yleisesti hyväksytty teoria on, että meteoriitti putosi maahan noin 35 asteen kulmassa. Tulosuunnasta on kuitenkin oltu useaa eri mieltä. Reinwald arveli vuonna 1937, että meteoriitti saapui Saarenmaalle kaakosta. Tutkija Kinov ehdotti vuonna 1961 etelää ja Bronshten (1962) ja Aaloe (1968) koillista. Nykyään koillinen tai itäinen tulosuunta on hyväksytyin.

Saapumis- ja osumisnopeus ovat kuitenkin vaikeammin arvioitavissa. Ne päätellään yleensä syntyneen kraatterin koosta, kallion muutoksista ja tulokulmasta. Tutkijat Bronshten ja Stanykovich arvioivat 1963, että meteoriitin vauhti oli sen saapuessa ilmakehään 15–45 km/s ja osuessa maahan 10–20 km/s. G. Pokrovski esitti vuonna 1963, että sen paino oli alussa 450 tonnia ja siten sen halkaisija oli 4,8 metriä. Saapumisnopeus olisi tällöin ollut 21 km/s. V. I. Koval arvioi vuonna 1974, että osumisnopeus olisi ollut 13 km/s. Kappaleiden painot olisivat tällöin olleet 40–50 tonnia ja pienemmillä kappaleilla 1–6 tonnia.

Osuessaan maahan meteoriitit vapauttivat suuren määrän liike-energiaa, joka kaasuunnutti metallin räjähdysmäisesti ja poltti ympäristöään kuumuudellaan. Kokonaisenergian suuruus on arvioitu olevan 4 x 1019 ergiä tai 4,7 x 1012 J. Tämä on vastannut 5–20 tuhatta tonnia TNT:tä, mikä on pienen ydinräjähteen voima. Raukas on päätynyt pienempään arvioon 1–2 tuhatta tonnia TNT:tä .

Ominaisuudet Osuessaan maahan meteoriitti hävisi räjähtäen. Kraattereita tutkittaessa on kuitenkin löydetty pieniä metallinpaloja, joiden massa on korkeintaan muutaman gramman. Suurimman palasen paino noin 30 grammaa. Nykyään tunnetaan jo 3,5 kg Kaalin meteoriitin jäännöksiä.

Metallinpaloja on analysoitu meteoriitin koostumuksen selvittämiseksi. Yavanel (1976) ilmoitti raudan pitoisuudeksi 92,75 % ja nikkelin 7,25 %. Tarkemmissa analyyseissa löydettiin myös pieniä määriä muita metalleja: kobolttia, germaniumia (293 μg/g), iridiumia (2,8 μg/g) ja galliumia (7,5 μg/g). Alkuaine iridium on maan mineraaleissa niin harvinainen, että juuri sen avulla voidaan kappale tunnistaa meteoriitteihin kuuluvaksi. Meteoriitti määritettiin IAB-tyypin rautameteoriitiksi.

Kraatterit Meteoriitti kuumeni lentäessään ilmakehän läpi ja hajosi useaan osaan. Yksi kappaleista oli muita suurempi ja aiheutti Kaalin kraatterin. Muut osat levisivät isomman kappaleen ympärille ja aiheuttivat muut löydetyt kahdeksan kraatteria. Kappaleiden lentoradat muodostivat viuhkan, jotka maahan osuessaan muodostivat 1 km² laajuisen laskeutumisalueen 19 kilometriä Kuresaaresta koilliseen.

Kairausnäytteistä on voitu päätellä kraatterin rakenne. Isku on osunut maastoon, jossa kalliona on kovaa Siluurikauden kalkkikiveä (dolomiitti), ja sen päällä on jääkauden kasaamaa tilliittiä. Iskun voimasta pintakerros hajosi ja kalkkikivikalliota lensi 16 metrin syvyydeltä ympäristöön. Kuopan alla oleva kallio kärsi iskun paineesta ja se mureni täyteen halkeamia. Kokonaisia kallion kappaleita lensi ympäristöön tai jäi törröttämään kraatterin reunoilta ylöspäin.

Kaalin kraatteri on kairausten ja mittausten mukaan halkaisijaltaan noin 105–110 metriä ja 16 metriä syvä. Jos kraatterin syvyyteen lasketaan mukaan myös reunavallit nykyisessä muodossaan, saadaan sen syvyydeksi 22 metriä. Vallin korkeus kuitenkin vaihtelee 4–7 metriä. Arkeologit ovat löytäneet vallien luota merkkejä asumisesta, jolloin alkuperäinen korkeus ei vastaa nykyistä kaikilta kohdin. Mikäli kraatterin säteeksi valitaan 55 metriä ja syvyydeksi 18 metriä, saadaan sen tilavuudeksi 81 300 m³. Kraatterin pohjalla on aina vettä riippuen vuodenajoista 1–6 metriä. Joskus harvoin se kuivuu kokonaan.

thumb|center|800px|Kaalin kraatterin veden määrä vaihtelee suuresti. Veden ollessa matalalla rantakivet voivat jäädä näkyviin.

Pienemmät kraatterit ovat matalia ja niissä on vain harvoin vettä pohjalla. Niiden halkaisija vaihtelee 12–40 m ja syvyys 1–4 m.

Kraatteri 1 on halkaisijaltaan 39 metriä ja 4 metriä syvä ja sijaitsee yli 200 metriä pääkraatterista länteen. Se kasvaa tiheänä pensaita ja puita. Törmäys irrotti kalkkikivipaasia, joita on tuotu pelloilta takaisin kraatteriin.

Kraatteri 2 ja kraatteri 8 ovat osuneet lähes samaan paikkaan. Niiden halkaisijat ovat vastaavasti 27 ja 36 metriä sekä syvyydet 2 ja 3,5 metriä. Yhteinen suurin halkaisija kraatteriaukolla on 53 metriä. I. Reinvald löysi tästä kraatterista 102,8 grammaa meteoriitin murusia. Kaivaukset ovat lähes tuhonneet kraatterin, kun vallit ovat madaltuneet merkittävästi. Kraatterikaksikko sijaitsee Kaalista noin 500 metriä etelään.

Kraatteri 3 on säilynyt parhaiten ja sijaitsee parisataa metriä 2-kraatterista kaakkoon. Se sijaitsee kauimpana Kaalista katsoen ja on parhaiten säilyttänyt alkuperäisen muotonsa. Sen halkaisija on 33 metriä ja syvyys 3,5 metriä. Sen pohjalla on usein pohjavettä ja sitä ympäröi pähkinäpensaat.

Kraatteri 4 on ovaalin muotoinen ja sijaitsee 250 metriä Kaalista itään. Sen halkaisijat ovat 14–20 metriä riippuen mittaussuunnasta. Se on pahoin kaivausten turmelema. Pohjalla paljastuu kallio, josta Reinvald aikoinaan havaitsi pitkittäisen iskeymän. Kraatterista on löytynyt eniten meteoriitin frakmentteja.

Kraatteri 5 halkaisija on 13 metriä ja syvyys 3 m. Se sijaitsee 4-kraatterista etelään ja 400 metriä Kaalista kaakkoon. Myös tämän kraatterin pohjalta on havaittu iskun jälki ja eräs meteoriitin fragmentti painaa 38,4 grammaa.

Kraatterin 6 halkaisija on 26 metriä, mutta on syvyys vain 0,6 metriä. Se sijaitsee 1-kraatterista 100 metriä länteen. Meteoriitin palasia esiintyi tässä kraatterissa paljon.

Kraatteri 7 sijaitsee 250 metriä etelään ja sen halkaisija on 15 metriä ja syvyys 2 metriä. Kraatterin pohjalla on runsaasti ihmisten sinne heittämää ainesta.

Kraatteri 9 on joskus piirretty joihinkin karttoihin, joskin sen numero on merkitty sulkuihin.

Räjähdyksen mallinnus Vaikka meteoriittien tutkimuksen tieteenala on varsin nuori, on siinä kehitytty avaruustutkimuksen ja ballististen kokeiden ansiosta varsin pitkälle. Kaalin tapauksessa ongelmana ovat meteoriitin massan, tulokulman ja saapumisnopeuden epävarmuudet, jotka tekevät räjähdyksen voiman määrittämisen epätarkaksi.

Atomipommien aikakaudella on huomattu suurten kraatterien vaativan syntyäkseen paljon energiaa. Siksi Kaalin kraatterin synnyttämää räjähdystä on verrattu pienen atomipommin tai Hiroshimaa tuhonneeseen atomipommin räjähdykseen. Raukas ja Laiguna laskivat vuonna 2005, että jos 60 prosenttia meteoriitin liike-energiasta kului kraatterin muodostamiseen, kallion muutosten aiheuttamiseen ja maa-aineksen lennättämiseen lähiympäristöön, jäisi loput energiasta materian kaasuuntumiseen ja lämmittämiseen 2 500 – 3 000 kelviniä. Tämä kaasuvirta nostaisi pölyä ylös taivaalle 6,8–7,9 kilometrin korkeuteen.

Kyseiset lämpötilat aiheuttaisivat lämpösäteilyä osumiskohdan lähiympäristöön ja sulattaisivat hiekkaa ja pölyä pieniksi lasihelmiksi samalla kun sytyttäisivät luonnon tuleen. Näitä helmiä esiintyy vain meteoriittien ja tulivuorten läheisyydessä ja ne voidaan liittää niihin niiden koostumuksen perusteella. Lasihelmien etsintä onkin tarkentanut räjähdyksen voiman arviointia ja auttanut kraatterin ajoittamisessa.

Tutkimukset Tutkimushistoria Kaali muistuttaa huomattavasti Baltiassa olevia rautakauden turvalinnoja, joten ihmiset ovat voineet kytkeä Kaalin kraatterin tähän yhteyteen. Ensimmäiset epäilykset kraatterin muusta syntytavasta on puettu kirjalliseen muotoon 1800-luvulla. J. W. L. von Luce havaitsi Kaalin vuonna 1780, mutta siitä on säilynyt hänen kirjoittamansa teksti vuodelta 1823. Myös E. R. Hofman kuvailu kohdetta kraatteriksi jo vuonna 1841 ja kuvaili sitä geologiseksi purkauskanavaksi. Aukosta olisi purkautunut kuumaa vetta ja höyryä yhdessä kaasujen ja mudan kanssa. Irronneet dolomiitin lohkareet selitettiin hyvin tämän avulla. Teoria hyväksyttiin 1930-luvulle asti, kun Ivan Renvald alkoi tutkia sitä vuodesta 1927 alkaen.

Kun Reinvald vuonna 1933 porasi kraatteria, syntyi kuva symmetrisen pyöreästä ja tasapohjaisesta kraatterista. Myöhemmin se sai asymmetrisia muotoja ja muuttui keskeltä syväksi. Vuonna 1937 Kaali todettiin ensimmäisen kerran meteoriitin kraatteriksi. Kaali oli ensimmäinen Euroopasta löydetty kraatteri ja maailmassa neljäs löydetty kraatteri kolmen yhdysvaltalaisen löydön jälkeen. Seuraavana vuonna Reinvald sai talteen ensimmäiset meteoriitin kappaleet.

Koska ala oli vielä nuori, ei tieteellä ollut antaa mitään varmaa tietoa asian tiimoilta. Asiaan perehdyttiin aluksi geologisesti ja spekulaatiot kraatterin iästä vaihtelivat suuresti esittäjän mukaan (3 000 – 5 000 vuotta sitten). Vasta radiohiilimenetelmä antoi ensimmäisen tieteellisen menetelmän ratkaista asia. Ajoitusongelma on säilynyt ongelmana, sillä ajoituksesta ei ole vielä päästy yhteisymmärrykseen.

Aaloe määritti ensimmäiset radiohiiliajoitukset vuonna 1963. Näytteet otettiin kraattereista 2, 8 ja 4, joiden ajoitukset olivat 2530 ± 130 BP, 2660 ± 250 BP ja 2920 ± 240 BP. Näistä hän muodosti ajoituksen 2 800 ± 100 vuotta sitten. Myöhemmin hän muutti kantaansa painottaen kraatterien 2 ja 8 tuloksia: kraatteri olisi 2600 vuotta vanha. Vuonna 1981 Kessel tutki näytteitä palynologisesti ja ajoitti ne sub-boreaaliseksi. Tällä tarkoitettiin, että näytteet olivat yli 3 000 vuotta vanhoja. Asia ei jäänyt sikseen, sillä esimerkiksi vuonna 1992 Saarse tutki Kaalijärven pohjan sedimenttejä ja teetti niistä ajoituksen. Se oli 3 390 ± 35 BP, mikä korotti kraatterin ikää. Kun ei varmuudella tutkittu pohjan vanhimpia sedimenttejä, pääteltiin kraatterin iäksi 4 000 vuotta.

Uusi ja vertaileva tapa entisiin menetelmä saatiin vuonna 1994, kun läheiseltä Piilasoolla (Kaalista 10 km pohjoiseen) olevasta turpeesta tavattiin suuri pitoisuus mikroskooppisia lasihelmiä. Kerros oli 3,00–3,10 metriä syvällä ja vastasi radiohiiliajoitusta 3586 ± 67 BP. Vuonna 1995 määritettiin 18 km luoteeseen olevalta Pelisoolta ja Hiiumaan Koivasoolta otetut näytteet ja lasihelmien kerros ajoitettiin samanaikaisiksi. Vuoden 1996 Pitkasoon lasihelminäytteet ajoitettiin varhaiselle atlanttiselle kaudelle eli 7500 BP.

Koska meteoriiteissa on iridiumia, alettiin etsiä Piilasoon suoturpeista merkkejä siitä. Vuonna 2000 Rasmussen julkaisi tutkimuksen, jossa verrattiin iridiumin pitoisuuksia ja suokerrosten radiohiiliajoituksia. Ylimmän iridiumin kerroksen ajoitus antoi 2307 ± 22 BP eli kalibroituina vuosina 420–350 eaa. Rasmussen aikaisti näin törmäyksen ajoitusta huomattavasti. Veski varmisti tuloksen vastaavalla tavalla vuonna 2001 saaden ajoitukseksi 2560 ± 85 BP eli kalibroituna 820–570 eaa. Samalla hän huomasi, että siitepölyn lajisto iridium-kerroksen alapuolella oli metsäinen ja yläpuolella avomaastoinen.

Veski palasi vuonna 2003 Kaalin kraatterille ja kairasi järven sedimenttejä mahdollisimman syvältä. Vanhimmat AMS-ajoitukset sedimenttien leväjäänteistä sijoittivat kraatterin synnyn aikajaksolle 1690–1510 eaa. Järven pohjamudista löytyi myös kuusen ja rukiin siitepölyä.