Cratère d'impact - Définition

Quelques ordres de grandeur sur les impacteurs

Deux types d'objets célestes peuvent entrer en collision avec notre planète, les astéroïdes et les comètes.

• les astéroides sont composés de roches et de métaux et leur masse volumique varie entre 2000 et 8000 kg.m ^{− 3}. Leur vitesse à l'entrée dans l'atmosphère est comprise entre 11 et 21 km.s ^{− 1}.
• les comètes sont essentiellement composées de glace. Leur densité est comprise entre 500 et 1500 kg.m ^{− 3} et leur vitesse entre 30 et 72 km.s ^{− 1}.

D'autres objets - non observés à ce jour - peuvent potentiellement percuter la Terre. Il s'agit d'objets interstellaires. Leur vitesse est supérieure à 72 km.s ^{− 1} (sinon ils orbiteraient autour du Soleil). De par leur origine, leur nature et densité sont inconnues.

Quelques formules pour les impacts terrestres

L'un des critères de base pour déterminer la forme d'un cratère est son diamètre transitoire.

Une fois que l'on connaît les paramètres de l'impacteur et de la cible, diverses théories permettent de calculer le cratère transitoire généré par l'impact. Il serait ambitieux d'en dresser une liste exhaustive. Ces formules sont issues des recommandations du Earth Impact Effects Program.

Données et unités

Dans ces formules, les termes sont définis de la façon suivante :

•  : diamètre transitoire de transition entre les cratères simples et complexes, sur Terre égal à :
  • 3 200 m lorsqu'on ne connaît pas la nature du terrain cible ;
  • 2 250 m dans un terrain sédimentaire ;
  • 4 750 m dans un terrain cristallin ;
•  : masse volumique de l'astéroïde, en kg/m³ (et m_i sa masse en kg)
•  : masse volumique de la cible, en kg/m³
•  : diamètre de la météorite, en m
•  : vitesse de la météorite à l'impact, en m/s
•  : accélération de la pesanteur de la cible (égal à 9,81 m.s^-2 sur Terre)
•  : angle de l'impact, par rapport à l'horizontale. Pour impact vertical, θ = 90°

Tous les diamètres, profondeurs, épaisseurs et hauteurs sont exprimés en m.

La nature du cratère ne passe pas directement d'un cratère simple à un cratère complexe à pic central. La transition se fait progressivement. De même, lorsque le diamètre final est supérieur à :

• 10 200 m dans un terrain sédimentaire ;
• 12 000 m dans un terrain cristallin ;

alors le cratère prend une morphologie à anneau central.

Taille du cratère transitoire

Diamètre du cratère transitoire

Profondeur du cratère transitoire

Diamètre final du cratère

Si , le cratère est un cratère simple :
, d'après Marcus, Melosh et Collins (2004)

Sinon, le cratère est complexe et :
, d'après McKinnon et Schenk (1985)

Hauteur des bords du cratère

Valable pour les cratères simples et complexes.

Epaisseur des brèches

Pour un cratère simple :

Pour un cratère complexe :
, avec

• , le volume des brèches (en m³),
• , l'énergie de l'impact (en J)

Profondeur finale du cratère

Il s'agit de la distance entre le haut des bords du cratère (ligne de crète) et le haut de la lentille de brèches qui recouvre le fond du cratère.

Pour un cratère simple :

Pour un cratère complexe :

On ne peut pas déduire l'épaisseur de la couche de roches fondues à partir de la formule précédente pour les cratères complexes