Projekt 5

Numerische Modellierung von Impaktkraterbildungsprozessen

Projektleitung:

Kai Wünnemann, Museum für Naturkunde Berlin (MfN)
Stefan Hiermaier, Ernst-Mach Institut für Kurzzeitdynamik Freiburg, Fraunhofer-Institut (EMI)

Im Projekt beschäftigt:

Nicole Güldemeister (Doktorandin, MfN)
Nathanael Durr (Doktorand, EMI)

Zusammenfassung

Die Verwendung von Computercodes, sogenannten Hydrocodes, zur Modellierung von kosmischen Kollisionsereignissen ist weit verbreitet und die dazu verwendeten Modelle haben sich in den letzten 30 Jahren erheblich weiterentwickelt. Ein umfassendes Verständnis der dynamischen Prozesse während eines Einschlagereignisses kann nur durch eine Kombination von geologischen und geophysikalischen Beobachtungen, experimentellen Untersuchungen und numerischen Modellen erreicht werden. Computer Codes basieren auf den Grundprinzipien der Kontinuumsmechanik und Materialmodellen, die das Verhalten von Geomaterialien unter extremen Drucken, Temperaturen und Scherspannungen beschreiben, wie sie während der Kraterbildung und der Ausbreitung von Stoßwellen auftreten. In den derzeit zur Verfügung stehenden Hydrocodes werden vereinfachte Materialmodelle verwendet, die Eigenschaften wie Porosität oder Wassergehalt, wie sie typisch für planetare Oberflächen sind (sedimentäres Gestein auf der Erde, Regolith Brekzien beispielsweise auf Mond oder Mars), nicht berücksichtigen, die aber einen großen Einfluss auf Impaktprozesse haben. Im Rahmen des Projektes sollen neue Materialmodelle für die Verwendung in Hydrocodes entwickelt werden, die das Verhalten von porösem, trockenem oder Wasser gesättigtem Gestein wesentlich realistischer behandeln. Die neuen Modelle sollen durch Experimente zur Kraterbildung durch einen Vergleich mit Kratergröße und –form, der Schädigung und der Stoßwellenmodifikation im Gestein und der geophysikalisch nachweisbaren Veränderungen im Gestein (elektrische Leitfähigkeit, elastische
Wellengeschwindigkeit) überprüft werden. Schließlich sollen die Modelle auf Dimensionen natürlicher Krater angewendet werden, wobei die Skalenabhängigkeit bestimmter Materialeigenschaften, wie Festigkeit oder die spröde/duktile Deformierbarkeit, berücksichtigt werden müssen.

Ergebnisse

Die Ergebnisse finden Sie hier.