Peter H. Schultz* & Ruben E. Lianza†

    *Department of Geological Sciences, Brown University, Providence, Rhode Island 02912, USA
    †LTV Aircraft Products Group, PO Box 655907, MS-1502, Dallas, Texas 75265, USA

    THE most probable angle of a meteoroid impact on a planet is 45º, and an impact at 15º from the horizontal or lower is as likely as at 75º or higher[1,2]. Yet little direct evidence for oblique impacts exists on the Earth, for two reasons. Unless the impact angle is very low, any asymmetry created during the initial transfer of energy from impactor to target is lost as the crater is formed[3]; moreover, the shallow craters formed by oblique impact are more easily obscured by subsequent erosion. During routine flights two years ago, however, one of us (R.E.L.) noticed an anomalous alignment of oblong rimmed depressions (4 km x 1 km) on the otherwise featureless farmland of the Pampas in Argentina. We argue here, from sample analysis and by analogy with laboratory experiments, that these structures resulted from a low-angle impact and ricochet of a chondritic body originally 150-300 m in diameter.

    Ten oblong depressions with 4:1 length-to-width ratios occur along a 50-km line running northeast to southwest just north of the Rio Cuarto River and the city of Rio Cuarto, Argentina (Fig. 1). Eight of these structures occur within a 30-km-long corridor only 2 km wide, centred near 64º14'W and 30º52'S. The large structure (A, to the north) is 4.5 x 1.1 km (rim to rim) with a slightly smaller adjacent pair (D and E, each~3.5 x 0.7 km) occurring 11 km to the southwest. Three more adjacent smaller structures (G, F and H, 0.1-0.3 km wide) occur~5 km farther southwest of D and E, with a subtle but unmistakable lineated pattern fanning out farther to the southwest. Two possibly related oblong features (I,J) occur 30 km southwest of the northern rim of A but are offset 5 km from the principal axes. The western group consists of an oblong pair connected end-to-end with an axis directed toward crater A.

    The rugged terrain surrounding each structure generally prevented farming, thereby preserving much of the terrain from agricultural development. Even less-pronounced structures which were subsequently farmed, however, retain their outline through drainage control and vegetation contrast. The largest structures (A, D and E) have poorly defined rims at either end of the long axes but well defined rims to either side reaching 3-7 m above the surrounding plains. The floors are~7 m below the plains, and the larger examples show evidence for crater fill, fed by captured drainage. The smaller structures (C, F. G and H) paradoxically are better defined. The elongate depression (C) resembles a long groove, whereas the broader structure (F) contains a central mound with a lineated texture extending farther to the south. The region is covered by 25-50 m of loess accumulated during the Pleistocene; crystalline outcrops and surrounding metamorphic sequences of the Sierra de Cordoba constitute the closest bedrock exposures ~30 km to the northwest[4]. Streams and rivers along the 50-km-long crater chain show evidence for blockage, diversion and capture (Fig. 1).

    Because of the geological setting, these structures could easily be interpreted as aeolian in origin. Considerable evidence exist for aeolian reworking, and other deflation basins exist on the Pampas. The unusual pattern and striking resemblance to oblique clustered impacts in laboratory experiments[5], however, led us to analyse representative samples and fulgurite-like objets collected from the southern end of crater (Fig. 3a). Their morphologies range from glassy slabs to dumb-bell shapes. Vesicularity also varies, with loess commonly embedded near the surface and in the vesicles walls. Loess particles within the glass commonly have been partially resorbed into the melt fraction. The colour of the glass ranges from a characteristic lime green to a deep olive-black, generally correlated with decreasing vesiculation. Many samples retain a glossy tachylitic sheen on one side, with banded, twisted and pulled textures; cast-like impressions with a granular texture are often found on the other side. Less-vesiculated splash-like examples contain well-defined layering reflecting distinct contracts in composition and cooling histories. Thin sections reveal flow patterns, immiscible blebs and small inclusions all characteristic of impactites. Electron-microprobe analysis of samples with abundant vesicles confirm this inferred compositional variation with the darkest regions having an FeO content considerably higher than that characterizing the bulk target loess (Table 1), but perhaps indicating resorption of magnetite grains.

    Among the samples are long, twisted glassy objets (1.5 cm long, 0.5 cm diameter) with a greenish hue, and sections reveal large vesicles along the surface with microvesicles inside. The swirling flow pattern, microvesicles, quartz inclusions and bulk index of refraction (1.512) closely resemble impactites and some tektites found elsewhere on the Earth (see, for example, ref. 6). Microprobe transects across vesicle-poor samples reveal a very homogeneous oxide distribution and high silica content, characteristic in common with tektites[6]. Table 1 further demonstrates the general similarity among the high-silica glass, the target loess and high-calcium australites[7].

    Equally intriguing is a small (1 x 0.5 cm) button-shaped objet which is magnetically susceptible (and therefore FeO-rich), found in crater D. Thin sections revealed it to be an H4 chondrite surrounded by a ferrous-oxide-rich zone with carbonatecemented loess (Fig 3b). Between this zone and the chondrite is a very well defined zone of re-crystallised melt with blade crystals of olivine. The flange-like sides of the sample resemble the gross morphology of tektites produced by aerodynamic remelting during atmospheric entry[7]. A zone containing acicular olivine occurs on one side and indicates a relatively slow cooling rate. Interstitial glass in the innermost portion of this zone is derived from the chondrite, and microprobe analysis indicates a high concentration of iron oxide (Table 1). This sample and another recovered chondrite fragment indicate the only known direct physical associations between a chondritic meteorite and a large impact crater.

    Impactites at Rio Cuarto are not widely exposed, but embedded loess and similarities among samples from three separate craters (C, D and E) support an impact origin for the entire crater field. With this working hypothesis, the crater chain could have formed either by the break-up of an objet before impact, or by ricochet and down-range impacts from a single low-angle collision.

    In laboratory experiments[3] oblique impacts into granular targets under vacuum conditions typically produce relatively circular craters in plan view until the impact angle falls bellow ~7º. Crater elongation at such low angles largely results from down-range impacts by ricocheted debris which is no longer consumed by crater growth[3,,8,9] in the milliseconds following impact. Down-range ricochet impacts are clearly evident in strength-controlled cratering experiments, where the ratio of crater to projectile diameter is only 2-4. For gravity-controlled particulate targets at laboratory scales, however, the ratio between crater width and projectile diameter at 6 km s[-1] exceeds 50 at impact angles of 90º and 30 at 15º (from the horizontal). Scaling consideration[3,10] indicate that at the size of the Rio Cuarto crater A, this ratio for impact into loess should be less than 9 (impactor at 25 km s[-1] impact velocity with diameter of 150 m). Consequently, the elongated trench produced (the signature of energy transfer) during oblique entry into the target makes up a greater fraction of the final crater. From scaling considerations, this elongation should increase with size and would be enhanced if the impactor had failed just before impact.

    The breached or jagged rims and grooved extensions directed southwest suggest that the Rio Cuarto field was created by an object (or objets) coming from the northeast. Such an interpretation implies that smaller craters occur down range, unlike the pattern of aerodynamic sorting associated with much smaller crater fields created by atmospheric break-up before impact[10]. The pattern of impacts at Rio Cuarto is very similar, however, to laboratory experiments and planetary analogues where low angles (<15º) result in decapitation of the projectile[8,9]. Peak pressures and the degree of disruption in laboratory experiments are observed to decrease with impact angle, whereas shear heating increases[8]. As a result, unmelted impactor fragments hit the ground again down range at reduced velocities (50% of the original impact velocity) and the distances dependent on impact angle and target composition. In this picture, Rio Cuarto crater A would represent first contact with a relatively intact impactor, whereas most of the remaining craters were formed by ricocheted fragments striking the ground down range. The low-relief rim of the larger structures and the paucity of large blocks from the basement below the loess are consistent with low-angle strikes.

    The proposed sequence of events would help to account for recovered impactor fragments which survived impact by being gradually decelerated in an interacting vapour cloud rather than suffering disruptive shock rarefaction. At impact, large decapitated portions of the objet spalled and sheared to a fraction (10-50%) of its original velocity with smaller fragments entrained in the trailing wake. Such survivors of the initial collision should show little evidence for shock effects and partial melting along interfaces. Larger decapitated fragments struck down range at significant fractions of the initial impactor velocity, and the ensuing vapour cloud created a counterflow, thereby decelerating trailing impactor fragments and impactites more slowly. Considerable melting and vaporization of the target should occur even without evidence for high shock levels in the surviving pieces of the impactor.

    The Rio Cuarto crater field provides a rare opportunity to investigate energy partitioning associated with large-scale oblique impacts and to explore the complex interactions between impactor, target and atmosphere previously only observed in the laboratory and preserved in different planetary settings[8,9]. The size of crater A indicates that the impact body was about 150 m in diameter, resulting in an estimated energy release of ~350 megatons (TNT equivalent), 30 times larger than the 1908 Tunguska event (for an assumed impact velocity of 25 km s[-1]).

    The age of the emplaced loess, the excellent preservation state of the smaller craters, the preserved glassy sheen on the impactite and the state of the recovered chondrite all suggest an age considerably less than 10,000 years. Consequently, it is conceivable that this event was witnessed by early inhabitants of South America.


FIG 1 General sketch map of Rio Cuarto crater field. In contrast to the pattern of smaller craters associated with atmospheric breakup, this group is characterized by a large (1.20x4km), shallow up-range crater (A) with successively smaller craters down range. This type of pattern occurs in laboratory impact experiments and on planetary surfaces for shallow impact angles. The formation of the crater field interrupted, redirected and captured some of the drainage patterns. The dotted lines indicate more subtle drainage signatures. Inset shows location with striped area indicating distribution of loessoid deposits (after ref. 4). Craters A,C and D can be seen in the aerial photograph on the cover of this issue of Nature.

FIG 2 One of the smaller members of the Rio Cuarto crater field (crater F, Fig. 1) ~250 m acros. The ridge and grooved terrain extending to the southwest is typical of craters formed by a tight cluster of small projectiles in the laboratory.

FIG 3a Typical vesicular impactite found in crater D (Fig. 1). Tachylitic sheen is typically preserved on one side, thereby indicting a relatively young age. Sample is 10 cm long. b, Thin section (transmitted light) of a (2 x 6 cm) button-shaped H4 chondrite found in crater D. A flange-like rim surrounds the flattened surface with a layer of fragmental material (largely loess) adhered to the surface. A 0.5-mm-wide zone of bladed crystals of olivine occurs between the adhered fragmental material and the preserved chondrite. This acicular zone makes a razor-sharp contact with the meteorite and has severed a large chondrule. The development of these crystals indicates a slower cooling history than that characteristic of other recovered impact products. This fragment may represent a spalled or sheared portion of the impactor that formed crater A, which accompanied the larger body (or bodies) producing crater D.

Received 21 August; accepted 17 December 1991

Gilbert, G. K. Bull. Phil. Soc. Washington 12, 241-292 (1893).

Shoemaker, E. in Physics and Astronomy of the Moon (ed. Kopal, A) 283-351 (Academic, New York, 1962).

Gault, D. E. & Wedekind, J. A. Proc. 9th Lunar Planet. SCI. Conf. New York, 3843-3875 (Pergamon. New York, 1978).

Teruggi, M. E. J sedim. Petrol. 27, 322-232 (1957).

Schultz, P. H. & Gault D. E. J. geophys. Res. 90 3701-3732 (1985).

Koebert, C. Ann. Rev. Earth planet. Sci. 14, 323-350 (1986).

Chapman, D. R. & Scheiber. L. D. J. geophys. Res. 74, 6737-6776 (1969).

Schultz, P. H. & Gault, D. E. Global Catastrophes in Hearth History: Interdisciplinary Conf. Impacts, Volcanism and Mass Mortality, Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 247, 239-261 (1990).

Schultz, P. H. & Gault, D. E. (abstr.) Meteoritics (in the press).

Schmidt, R. M. & Housen, K. R. Int. J. Impact Engng 5, 543-560 (1987).

Passey, Q. R. & Melosh, H. J. 42, 211-233 (1980).

Glass, B. P. Introduction to Planetary Geology 145-172 (Cambridge University Press, 1982).

   SCIENTITIS often get letters from amateur "discoverers" whose wishful thinking supplants deductive reasoning. But a small package sent to Sky & Telescope in early 1990 by Ruben Lianza has proven to be different. A captain in the Argentine air force and avid amateur astronomer, Lianza had chanced upon a family of curious depressions not far from the provincial city of Rio Cuarto in north-central Argentina. His aerial snapshots revealed a pattern of craters remarkably similar to the oblong pits produced in laboratory simulations of glancing, high-speed impacts. Such craters exits on other planets, but they had never before been recognized on the Earth.

    However, the Earth exhibits many odd landforms, and a claim of new meteor craters requires more than look-alikes and intuition. Some evidence did turn up in the form of glassy rocks that Lianza and his friends found inside one of the big gashes. Careful inspection showed that the rock blobs closely resemble the heat-and shock-fused material found around other impact craters. Some looked as if they had been splashed against the ground; others mimicked pulled and frozen taffy.

    But the most telling was one that resembled a rusty button. Outwardly it looked like a piece of iron-rich rock, but when cut open it displayed the distinctive texture and composition of a chondritic meteorite. Now we had more than a "smoking gun" - here was part of the bullet!

    But was this merely a fluke? Had the Argentines chanced upon s small meteorite that just happened to fall in one of the depressions? The next step had to be an expedition to examine the site firsthand. The U. S. scientific contingent consisted of author Schultz, who is familiar with oblique impact processes; John Grant, a field geologist well versed in crater erosion processes; and technician William Collins. Joining us in Argentina were Lianza; meteorite specialist Alejandro Toselli from Tucumán University and his graduate student; and a small group of volunteer assistants.

    Our expedition began last August not at the craters themselves but in Lianza's hometown of Parana, where the air force archives its aerial photography. Nearly half of Argentina remains uncharted by this means, but in 1989 the air force had covered Rio Cuarto and its surroundings in preparation for an international model-airplane navigation contest. What good fortune!

    With oversize aerial maps of the region in hand, we headed off for the craters. Night and a cold, soaking rain were falling as we wended our way through a maze of dirt roads to the farm of Hector and Roberto Gallo. They owned the land occupied by two small craters, and the tree-shaded strip between them became our base camp. We raced wildly amid mud and cow patties to pitch our tents, then huddled together for a quick supper  - much as the region's legendary gauchos must do on such raw nights.

    As a cold dawn brought the thunderstorm to an end, we scrambled up the gentle rim to peer into one of the craters. It was almost too perfect: a flat-bottomed oval perhaps 200 meters across and 600 long, nicely rimmed all around and witch a 10-meter-high mound in its middle. The owners' father, it turned out, had smoothed the interior floor decades ago to make in more suitable for grazing. Still, we had the eerie sensation of suddenly being thrust into an enormous, scaled-up version of one of the grazing-impact simulations run back in the United States.

    Even more depressive was the "Eastern Twin", about 5 kilometers to the northeast. Only 0.7 km wide but some 3½ km long, this giant scar is big enough that the raised rim at one end disappears over the horizon when viewed from the other. Right next to it lies a second and nearly identical depression dubbed, not surprisingly, the "Western Twin". Their long, parallel central axes again point northeast, where 11 km away lies an even bigger oval half again as large.

    At leas 10 such craters are preserved on the broad plain, the Pampas, that has long been one of the major breadbaskets of South America. Fortunately, the craters' ragged interiors and raised rims have prevented extensive farming over the last century. Thus the craters provide virtual archives of the Pampas before agricultural development.

    Of course, South American geologist had known of the Rio Cuarto depressions long before Lianza's auspicious flight. But they ascribed them to water- or wind- driven processes. The region's bedrock lies smothered under a deep topping of dusty soil derived from volcanoes in the Andes and borne eastward by winds over many thousands of year, It is easy to see how the craters might have been carved by strong winds and running water. Indeed, even careful scrutiny yields no hint of their extraterrestrial origin. Absent are classic features like reversals of sediment layers along the rim crest or zone of crushed stones. True rocks are as hard to come by in the region as unsalted meat.

    All this made proving an impact origin very difficult. A small National Science Foundation grant provided for a ground-penetrating radar system to search for impact-related structure buried under the thick dirt. But they heavy spring rain that greeted us - the first in six months - saturated the ground and made it virtually opaque to radar wavelengths. Our group was reduced to digging deep trenches in the crater floors, vain attempts to reach some heavily altered material that typically occurs at the sites of young impacts. We returned to the United States with depressingly little to show for two-week stint in Argentina countryside - or so it seemed.

    Once home, however, our spirits rose when a well-disguised meteorite turned up among the samples plucked from the floor of the Eastern Twin. And a frothy stone, collected from a roadside, proved to be a large impactite. Its interior is laced with deformed grains of quartz, clear evidence of the enormous pressure at work during a high-energy impact. (No purely terrestrial process can create such distortion.) Some of the glassy blobs of fused dirt we collected even appear to bear the indentations of low-lying plants they were thrown against during their brief molten state.

   What makes the Rio Cuarto crater field so unusual? In 1893 the great American geologist Grove Karl Gilbert showed that asteroids or comets orbiting the Sun will most likely strike a planet's surface 45º from horizontal, with higher or lower approach angles less likely. A grazing impact of less than 5º occurs only seven times out of 1,000; impacts within 5º of vertical are equally rare.

    But in most cases we cannot distinguish the incoming direction of a projectile because the shock waves generates in the target rock radiate outward symmetrically and create circular craters at bull but the lowest angles. Nor do most strikes tell us much about how energy transfer from the impactor to its target, since the symmetrical shock front erases any evidence of impactor shape and the preexisting surface topography. We are left knowing little beyond the kinetic energy involved.

    Grazing impactors, on the other hand, form elliptical craters surrounded by distinctive, butterfly-wing sprays of ejecta. Here are preserved many more hints of what happened. Only recently have computational techniques allowed three-dimensional simulation of an oblique impact. Before this capability arrived, cratering specialist relied on laboratory experiments to show processes at work during hypervelocity collisions.

    One such test facility is the Ames Vertical Gun Range (AVGR) at NASA's Ames Research Center in California. Here a compressed-gas gun fires ¼-inch projectiles at more than 6 km per second. Built in the 1960's as part of the national initiative to go to the Moon, the AVGR was almost mothballed in the mid-1970's. Now it is once again a productive simulator of the kinds of collisions that occur at interplanetary speeds. It has shown, for example, that the amount of energy actually transferred to the target surface plummets as the impact angle decreases. However, the conservation of energy requires that the remainder go somewhere. Consequently, for collisions within 15º of horizontal, the impactor retains much of the initial kinetic energy itself, as demonstrated by pits created in vertical "walls" placed downrange from the target point. As the impact angle decreases, these pits become larger and more numerous.

    Below some critical angle, which depends on velocity and impactor composition, only a few large pits form in the vertical barrier. Yet these can even exceed the size of the primary crater on the horizontal target, because the ricocheted fragments can be up to half the size of the initial "bullet". Moreover, some of them skip along the target surface with much of their pre-impact velocity. Sometimes this actually exceeds the planet's escape velocity, but still they create a distinctive stream of pits just downrange from the oblong primary crater. These pits cannot be formed simply by ejecta ripped from the target. Instead, they signify the literal decapitation of the impactor itself. The intense shock created at the moment of first contact spalls off the top of the projectile, which is deflected upward just enough to strike downrange.

    No matter how certain the AVGR results might be, extrapolating them to planetary scales can be fraught with uncertainty. Thus, the planets themselves provide the essential "ground truth" for testing such extrapolations. For example, the lunar crater Messier, measuring 6 by 14 km, is a virtual dead ringer for craters produced experimentally at angles of 5º; a telescopic observer's guide to the Messier region is on page 424. Schiller (70 by 170 km) and the enormous Crisium basin (350 by 500 km) exhibit roughly the same signature at much larger scales. Mars appears to have many more grazing impacts than expected; these might mark the final resting places of ancient satellites that spiraled into the red planet from their orbits around it. The dense atmosphere of Venus actually accentuates the appearance of oblique impact craters, as pictured above, since the flight of ejecta thrown out from a blast site and causes strong, downrange winds.

    Unfortunately, the Earth's crustal movement and rapid erosion have erased virtually any trace of low-angle, oblong impact craters. Some extended, meteorite-bearing crater fields do exist (one well-known example is Campo del Cielo, also in Argentina). But such strewnfields were formed by objets that broke apart and slowed in the atmosphere before striking the ground. The resulting small craters commonly form by compression, rather than excavation by a true shock wave.The Rio Cuarto crater field, then, becomes an important proving ground for understanding in detail what happens during a very oblique impact. Although we see the results on other planets, witness the process in the laboratory, and perform computational experiments, the impacts near Rio Cuarto will ultimately calibrate - and likely modify - our present understanding of cratering events.

    It appears that the Rio Cuarto complex was produced by an asteroid approaching from the northeast at no more than 15º from horizontal. In laboratory experiments, the width of a crater produced in sand by  a 90º impact is about 50 times the diameter of a 5-km-per-second projectile. But this ratio drops for low angles, an does the energy delivered to actually make a crater. Thus, the chondrite responsible for "Northern basin", the largest member of the Rio Cuarto complex, was something like 150 meters across, about three times the diameter of the asteroidal fragment responsible for creating Meteor Crater in Arizona.

    Assuming an impact velocity of 23 km per second, typical fort Earth-crossing asteroids, the energy released at the Rio Cuarto site was roughly the equivalent of a 350-megaton bomb - 10 times the punch delivered at meteor Crater and 30 times more powerful than the 1908 Tunguska event in Siberia. Although the craters' precise age needs to be determined, they are likely well under 10,000 years old. Hence this was probably a dramatic event that startled, and perhaps involved, early inhabitants of what is now Argentina.

    The asteroid came without warning, approaching invisibly from beyond the horizon to the northeast. We can only speculate that the Incas or their predecessors in the Andean foothills witnessed this growing ball of fire as it skirted the eastern horizon. The sky seemingly burned as this new "sun" slowly passed southward over the next 30 seconds. Almost an hour later, a deafening sonic boom startled the settlement, while a thunderous din echoed off the Andes to the west.

   Meanwhile, nomadic Indians on the Pampas were fixated by the fireball building to the northeast. As the sky brightened, the light's intensity became more focused. There was no noise - the asteroid approached at 70 times the speed of sound. It was simply a silent, mesmerizing, and even glorious sight as the northeast horizon grew brighter. Dazzling enough by day, the incoming sunlike ball would have been unimaginably terrifying at night.

    The last second near Rio Cuarto must have created the image of a looming, fire-spurting god. In less than a blink of an eye, the earth exploded at what we now term the "Northern basin". Within the next second pieces of the asteroid ricocheted out of sight downrange, forging the "Drop" and the "Twins". The low angle of impact created a nearly instantaneous mountain of the that engulfed a tract of grasslands 10 km wide and 50 km downrange within seconds. Pockets of high-density gas and molten droplets in the ricochet fireball gouged out grooves and smaller craters as they fanned out to the southwest.

    As the fiery asteroid remnants disappeared over the horizon, the expanding fire line engulfed and incinerated all life in a parabolic-shaped inferno that widened downrange to the southwest. Hot fragments from the just-born craters were drawn into hurricane-force winds. This maelstrom destroyed the characteristic butterfly pattern of ejected debris that would otherwise have remained on the surface.

    In fact, the craters now present are simply shallow scratch marks from the unleashed energy. Had the trajectory been more nearly vertical the crater cavity would have partly contained the fireball and redirected it upward into a cannonlike blast. In that case, curious natives would later have climbed the rim to find an enormous pit 2 or 3 km across and 500 meters deep. But the Rio Cuarto event was as much cratering in the air as in the ground.

   The longer-term aftermath from the impact can only be imagined at present. Vaporized carbonates and other debris drawn from the Pampas into the fireball produced lethal clouds of carbon monoxide, while ionization of the atmosphere engulfed the region with noxious NO and NO2 gases. If the Tunguska event in 1908 resulted in a reported 40 percent decrease worldwide in stratospheric ozone, what would this much larger Rio Cuarto collision have caused?

   Of course, civilizations in both hemispheres survived, as this cataclysm fell well short of delivering the energy needed to induce mass extinctions on a global scale. A collision of this magnitude and approach angle should happen on land once every 3 million years or so. We should be grateful, therefore, to be able to study these craters so soon after the fact. Ironically, they preserve some of the last vestiges of what must have been a terrifying prehistoric event.


Cratering specialist Peter Schultz of Brown University hopes to return to the Rio Cuarto craters in the nex years. Sky & Telescope senior editor J. Kelly Beatty accompanied him on the first expedition there place.

Figure 1: According to a recent assessment, within the past 10,000 years a small asteroid perhaps 150 meters across gouged out a family of impact craters along a narrow strip of Central Argentina some 30 kilometers long and only 2 km wide. Black areas in the map at left denote the craters' floors and the surrounding outlines their elevated rims. The largest excavation, nicknamed the "Northern basin", measures 4.5 km by 1.1 km. Map adapted from an article by P. Schultz and R. Lianza in the January 16th Nature.
A high-flying Lear Jet recorded three of the Rio Cuarto craters in this composite of two 1:60,000 aerial photographs taken August 15, 1989. North is to the right. The "Twins" appear at left, separated by only a few hundred meters. At right is the "Northern basin", presumably where the incoming asteroidal fragment first struck the Earth. The small creek at far right is called Mosuc Mayu. Courtesy by Cdr. Alfonso Ruggiero, 1st Aerophotographic Group, Parana, Argentina.

Figure 2: Brown University researchers Peter Schultz (with glasses), William Collins, and John Grant pore over aerial photographs of the Rio Cuarto crater field. They spearheaded an expedition to Argentina last year that confirmed the features' impact origin. Sky & Telescope photography by J. Kelly Beatty.

Figure 3: José Pablo Lopez (left) and Livio Incatasciato assist Collins in measuring the local magnetic field inside one of the craters. Photography by Fernando Durando.

Figure 4:  Four members of the expedition cross a small crater near their campsite. The central peak probably formed during the impact, when an atmospheric shock wave reached a stagnation point and scoured away loose topsoil around it while leaving the central zone intact. Photograph by Durando.

Figure 5: The asteroid's collision created innumerable glassy blobs of fused dirt called impactites. This specimen is riddled with gas bubbles frozen in place. The white scale bar is 1 centimeter across. Courtesy by P. Schultz and W. Collins.

Figure 6:  When viewed with polarized light, a thin slice of a Rio Cuarto meteorite shows rounded chondrules in its interior and (far right) the black glassy crust that melted during the impact event. Courtesy Schultz and Collins.

Figure 7: A vaporized plume erupts from one of author Schultz's experiments after a small projectile, coming from the right, strikes a bed of sand at more than 6 km per second. Inset: A similar test, this time using an aluminum plate, resulted in a oblong crater and a spray of debris (toward left) caused when the projectile split on impact and its decapitated upper portion ricocheted downrange.

Figure 8: The low-angle collision of an asteroid with Venus is the likely cause of this unusual, 50-by-100-km crater on Venus. The impactor struck from the top (gray arrow). Venus' dense atmosphere kept the resulting debris from dispersing widely, forcing it instead to spread across the landscape in a butterfly pattern and even to climb steep slopes in the crater's vicinity. Courtesy Schultz.

Discovering the Craters

   By 1989, my 11th year flying in the Argentine air force, I had already seen a lot of my country: it vas plains, rain forest, endless seashore, windy deserts, and of course the Andes. But little did I imagine how much I still had to see.

    One day that October I was preparing to land at a flight test center not far from the city of Cordoba. I was at the controls in the left seat of a twin-engine commuter; my copilot was an air-force colonel and the center's chief test pilot. Before turning onto our final approach, at an altitude of 3,000 feet, I saw a peculiar feature on the ground - a long, irregular gash that seemed in disharmony with the cultivate fields around it.

    It Occurred to me right away that this might be a huge oblique impact crater, so I asked the colonel what the thought about it. He did not look too exited; after taking a quick glance at the ground he turned his eyes to me and said nothing. Clearly, the subject was not to be brought up again as we configured the plane for landing and headed in. But that night I couldn't sleep.

    The next morning I was flying an Argentine-built jet trainer and headed back to the area for a closer look. However, upon reaching it I got a bit confused. I was flying 5,000 feet higher than the day before, yet the pattern appeared much bigger. Something was wrong. Wasn't this the same crater? No, I soon realized, it was not. It was instead an exact replica - three times bigger - of the one I had seen the previous day! As if that weren't enough, this new crater had a huge, nearly identical companion just a half mile to its west.

    The craters were so big that I needed to get higher to see all of them. I switched to pure oxygen, raced the engine, pulled the stick back, and started climbing. At 30,000 feet the view was spectacular, the craters' symmetry and proportions simply amazing. Not far from the northern tip of the bigger "twin" was a much smaller, teardrop-shaped crater, aligned precisely along the axis of its larger relative. Other craters lay either north or south of the group I first discovered.

    Since then I have visited the place many times. Today most of the craters wear an innocent-looking mantle of vegetation. Yet the very idea that long ago a tremendous meteoric shower ripped open this verdant plain has been forever etched into my mind.
 

*  Departamento de ciencias geológicas, Universidad de Brown, Providence, Rhode Island  02912,USA ** LTV Grupo de productos de aircraft, PO Box 655907. MS-1502, Dallas, Texas 75265, USA

   El ángulo más probable del impacto de un meteorito en un planeta es de 45°, y un impacto a 15° de la tierra o más bajo es probable que sea de 75° o más[1,2]. Aún existen pocas evidencias de impactos oblicuos en la tierra, por dos razones. Aunque el ángulo del impacto es muy bajo, cualquier asimetría creada durante la transferencia inicial de energía del impacto al terreno se pierde mientras se forma el cráter[3]; además, los cráteres poco profundos formados por impactos oblicuos son mas fácilmente oscurecidos por la erosión subsiguiente.

   Durante vuelos de rutina de dos años atrás, sin embargo, uno de nosotros (R. E. L) nos dimos cuenta de una alineación irregular de depresiones cuadrilongas (4 Km. x 1 Km.) en el terreno, por así decirlo, de las Pampas en Argentina. Nosotros sostenemos que, de acuerdo a muestras de análisis y por analogía por experimentos de laboratorio, estas estructuras resultaron de un impacto de ángulo bajo, y del rebote de un cuerpo condrítico de originalmente 150 a 300 m de diámetro.

   Diez depresiones cuadrilongas de radios de 4:1 (en longitud y ancho) ocurren a lo largo de 50 Km. de noreste a sudoeste justo en el norte del Río Cuarto y la ciudad de Río Cuarto, Argentina (Fig. 1). Ocho de estas estructuras existen dentro de una superficie de  30 Km. de largo por 2 Km. de ancho, centrado cerca de 64º14' (Oeste) y 30º52' (Sur). La estructura mayor hacia el norte (A) es de 4,5 Km. x 1,1 Km. (de punta a punta) con un par adyacente más pequeño (D y E cada uno de ~3,5 x 0,7 Km.) que se encuentran a 11 Km. al sudoeste.

   Hay tres estructuras adyacentes más pequeñas (G, F y H de 0,1- 0,3 Km. de ancho) que se encuentran a ~5 Km. hacia el sudoeste de D y E con una forma sutilmente alineada hacia el sudoeste. Hay dos características alargadas posiblemente relacionadas (I, J) a 30 Km. al sudoeste de la orilla norte de A pero están a 5 Km. de los ejes principales. El grupo del oeste consiste en un par alargado conectados por sus bordes con un eje con dirección al cráter A.

   El terreno rugoso que rodea cada estructura impidió el laboreo, de ese modo también impidió que en el terreno se desarrollara la agricultura. Aún en las estructuras menos pronunciadas que fueron cultivadas, sin embargo, mantuvieron su forma por medio del control de desagüe y del contraste con la vegetación. Las estructuras más grandes (A, D, y E) tienen bordes no muy bien definidos en cada punta de los largos ejes pero si bordes bien definidos en cada lado que van de 3 a 7 m por encima de la llanura que los rodean. Los pisos están a ~7 m debajo de las llanuras y los ejemplos más grandes muestran evidencia del terraplén del cráter (o del llenado del cráter) alimentado por el desagüe capturado. Las estructuras más pequeñas (C, F, H y G) paradójicamente están mejor definidas. La depresión se parece a un surco, mientras que la estructura más amplia (F) contiene un monte central con una textura alineada que se extiende hacia el sur. La región esta cubierta por 25-50 m de loes acumulado durante el pleistoceno; afloramientos cristalinos y las secuencias metamórficas de las Sierras de Córdoba, constituyen las exposiciones de rocas más cercanas a ~30 Km. al noroeste[4]. Las corrientes de agua y los ríos a lo largo de los 50 Km. muestran (Fig. 1) bloqueo, desviación y captura.

   Debido al asentamiento geológico, estas estructuras se podrían fácilmente interpretar como eólicas en origen. Existe evidencia considerable para el trabajo eólico, y también existen lagunas en las pampas. La configuración poco usual y la notable semejanza con los impactos oblicuos en los experimentos de laboratorio[5], nos lleva a analizar las muestras representativas y los objetos de fulgurita ubicados en la parte sur del cráter (Fig. 3a). Sus formas varían de planchas cristalinas a formas de campanas. La vesicularidad también varía con loes encastrados cerca de la superficie y en las paredes. Las partículas de loes en el vidrio han sido absorbidas por la fracción derretida. El color del vidrio varía de verde lima característico a un verde oscuro. Muchas muestras conservan un resplandor en un lado con texturas arrugadas y del otro lado tienen texturas granuladas. Otras contienen acodaduras bien definidas. Secciones finas revelan muestras de desagüe, inmiscibles burbujas y pequeñas partículas todas características de los impactitos.

   Análisis microscópicos de muestras con abundantes vesículas confirman esta variación en la composición con las regiones más oscuras teniendo un contenido de Fe0 considerablemente mas alto que el característico del tamaño de los loes del terreno (Tabla 1), pero quizás indicando reabsorción de granos de magnetita.

   Entre las muestras hay objetos cristalinos y rugosos (1,5 cm. de largo por 0,5 cm. de diámetro) con un verdoso matiz y algunas secciones revelan grandes vesículas a lo largo de la superficie con microvesículas por dentro. La muestra de desagüe, las microvesículas, las inclusiones de cuarzo y el volumen del índice de refracción (1,512) se parecen a impactitos y a algunas "tectitas" encontradas en algún lugar en la tierra (ver, por ejemplo, ref. 6). Las pruebas microscópicas cortadas a través de las escasas muestras revelan una distribución de óxido y un alto contenido de sílice[6]. La tabla 1 demuestra la similitud general entre el cristal alto en sílice, los loes, y las australitas con alto contenido en calcio[7].

   Igualmente intrigante es un objeto (1 x 0,5 cm.) con la forma de botón el cual es magnéticamente susceptible (y por consiguiente rico en Fe0) encontrados en el cráter D. Las secciones delgadas o finas revelaron ser un condrito H4 rodeado por una zona óxido ferrosa con loes carbonato cementados (fig. 3b). Entre esta zona y la condrita existe una zona bien definida de una fusión cristalina con cristales de olivino. Los costados de la muestra se parecen a la gruesa morfología de tectitas producidos por el derretimiento aerodinámico durante el asiento atmosférico[7]. Una zona que contiene olivino acicular se encuentra a un costado e indica un bajo valor de refrigeración. El cristal en el interior de la porción se deriva del condrito y los análisis microscópicos indican una alta concentración de óxido de hierro (Tabla 1). Esta muestra y otro fragmento de condrito indican las únicas asociaciones físicas conocidas entre un meteorito condrítico y un gran cráter.

   Los Impactitos en Río Cuarto no están ampliamente expuestas, pero loes y similitudes entre las muestras de tres cráteres por separado (C, D, E) confirman  su origen a un impacto para todo el campo de los cráteres. Con estas hipótesis, el cráter se podría haber formado por el rompimiento de un objeto antes del impacto, o por un choque e impactos de una simple colisión de bajo ángulo.

   En experimentos de laboratorio[3], impactos oblicuos en blancos granulares bajo condiciones de vacío típicamente producen cráteres circulares hasta que el ángulo del impacto baje a ~7°. La elongación del cráter en esos bajos ángulos resulta de impactos por choques de restos que ya no son consumidos por el crecimiento del cráter[3,8,9] en los miles de segundos siguientes al impacto. Los impactos de los choques son evidentes en los experimentos de cráteres donde se controla la fuerza, y donde el radio del cráter con el diámetro del proyectil es solamente de 2-4. Sin embargo, para objetivos en escalas de laboratorio, el radio entre el ancho del cráter y el diámetro del proyectil a 6 Km. de la superficie[-1] excede 50 en ángulos de impacto de 90° y 30 a 15° (del horizonte). Según algunas consideraciones de escala[3,10] indican que en el tamaño del cráter A de Río Cuarto, el radio debería ser menor a 9 (cuerpo impactante a 25 Km. s[-1] de velocidad de impacto con un diámetro de 150 m).

   Consecuentemente, la zanja producida durante la entrada oblicua al objetivo hace una fracción más grande que el cráter final. De acuerdo a consideraciones de escala esta elongación debería aumentar el tamaño si el cuerpo impactante hubiera fallado o se hubiera roto antes del impacto.

   Los bordes cerrados y las extensiones acanaladas con dirección sudeste sugieren que el cráter en el campo de Río Cuarto fue creado por un objeto (u objetos) que venían del noreste. Tal interpretación implica que hubo cráteres más pequeños, a diferencia de la configuración aerodinámica asociada con cráteres mucho más pequeños creados por un rompimiento atmosférico antes del impacto[10]. Sin embargo, la configuración  de los impactos en Río Cuarto es muy similar a los experimentos de laboratorio y analogías planetarias donde los ángulos bajos (<15°) resultan de la decapitación del proyectil[8,9]. Se observaron altas presiones y roturas en los experimentos de laboratorio, al disminuir el ángulo de impacto mientras que aumenta el calor[8]. Como resultado, fragmentos no derretidos del cuerpo impactante golpean el terreno nuevamente a velocidades reducidas (50% de la velocidad del impacto original) y las distancias dependen del ángulo del impacto y de la composición del objetivo. En esta foto, el cráter A de Río Cuarto representaría el primer contacto con un cuerpo impactante intacto, mientras la mayoría de los cráteres restantes fueron formados por fragmentos del choque golpeando el terreno. El relieve del borde de las estructuras mas grandes y la escasez de bloques grandes del basamento debajo de los loes son coherentes con golpes de bajo ángulo.

   La secuencia propuesta de los eventos ayudaría a explicar o dar cuenta de los fragmentos recuperados del cuerpo impactante, los cuales sobrevivieron al impacto al ser desacelerados en una nube de vapor mas que al sufrir rarefacciones de choques destructores.

   En el impacto, porciones decapitadas del objeto se rompieron a una fracción (10-50%) de su velocidad original con fragmentos más pequeños producidos por el meteorito o estela del rayo de luz. Tales sobrevivientes de la colisión inicial deberían mostrar poca evidencia de efectos de choque y derretimiento parcial a lo largo de las interfaces. Fragmentos decapitados más grandes chocaron en fracciones significantes de la velocidad inicial del impactador, y la nube creó un contraflujo, y así desaceleró fragmentos del impactador e impactadorcitos mas lentamente. Debería existir fusión y vaporización aún sin evidencia de altos niveles de choque en las piezas restantes del impactador.

   El cráter del campo de Río Cuarto provee una rara oportunidad para investigar la energía asociada con impactos oblicuos de gran escala y para explorar las interacciones complejas entre el impactador, el objetivo y la atmósfera, previamente observado solo en el laboratorio y preservado en diferentes estudios planetarios[8,9]. El tamaño del cráter A indica que el cuerpo del impacto fue de alrededor de 150 m de diámetro, liberando una energía de ~350 megatones (equivalente a TNT) 30 veces más grande que el de Tunguska en 1908 (por una velocidad de impacto de 25 Km. s[-1]).

   La edad de los loes emplazados, el excelente estado de preservación de los cráteres más pequeños, el resplandor cristalino de los impactitos y el estado de los condritos todo sugiere una edad considerablemente menor a 10.000 años. En consecuencia, este suceso fue atestiguado por los primeros habitantes de Sudamérica.


FIG 1: Bosquejo general del mapa de los cráteres en el campo de Río Cuarto. A diferencia de la configuración de los cráteres más pequeños asociados con el rompimiento atmosférico, este grupo se caracteriza por un cráter grande y poco profundo (1,20 x 4 Km.) y (A) con cráteres más pequeños. Esta clase de configuración se encuentra en experimentos de impactos en laboratorios y en superficies planetarias para ángulos de impacto poco profundos. La formación del cráter impidió y capturó algunas de las configuraciones de desagüe. Las líneas de puntos indican signos de drenajes más penetrantes. Las rayas indican la distribución de los depósitos de loes. (Después de la ref. 4) los cráteres A, C, y D se pueden ver en la fotografía aérea en la tapa de esta edición de Nature.

FIG 2: Una de las partes más pequeñas del cráter de Río Cuarto (el cráter F, fig. 1) de ~250 m transversalmente. El terreno acanalado que se extiende hacia el sudoeste es típico de los cráteres formados por un grupo de pequeños proyectiles en el laboratorio.

FIG 3a: En impactitos encontrados en el cráter D (fig. 1) se puede observar un típico brillo de un lado, indicando una edad relativamente joven. La muestra es de 10 cm. de largo. b: sección fina de 2 x 6 cm. con la forma de un botón condrítico H4 encontrado en el cráter D. Un borde rodea la superficie con una capa de material fragmentado (loes) adherida a la superficie. Hay una zona de 0,5 mm. de ancho de cristales entre el material fragmentado y la condrita. Esta zona acicular hace un contacto filoso con el meteorito y ha cortado un gran cóndrulo. El desarrollo de estos cristales indica una historia más lenta que la característica de otros productos de impactos. Este fragmento puede representar una porción cortante del cuerpo impactante que formó el cráter A, el cual acompañado por otros cuerpos más grandes formaron el cráter D.

Received 21 August; accepted 17 December 1991

Gilbert, G. K. Bull. Phil. Soc. Washington 12, 241-292 (1893).

Shoemaker, E. in Physics and Astronomy of the Moon (ed. Kopal, A) 283-351 (Academic, New York, 1962).

Gault, D. E. & Wedekind, J. A. Proc. 9th Lunar Planet. SCI. Conf. New York, 3843-3875 (Pergamon. New York, 1978).

Teruggi, M. E. J sedim. Petrol. 27, 322-232 (1957).

Schultz, P. H. & Gault D. E. J. geophys. Res. 90 3701-3732 (1985).

Koebert, C. Ann. Rev. Earth planet. Sci. 14, 323-350 (1986).

Chapman, D. R. & Scheiber. L. D. J. geophys. Res. 74, 6737-6776 (1969).

Schultz, P. H. & Gault, D. E. Global Catastrophes in Hearth History: Interdisciplinary Conf. Impacts, Volcanism and Mass Mortality, Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 247, 239-261 (1990).

Schultz, P. H. & Gault, D. E. (abstr.) Meteoritics (in the press).

Schmidt, R. M. & Housen, K. R. Int. J. Impact Engng 5, 543-560 (1987).

Passey, Q. R. & Melosh, H. J. 42, 211-233 (1980).

Glass, B. P. Introduction to Planetary Geology 145-172 (Cambridge University Press, 1982).

    Los científicos a menudo reciben cartas de "descubridores" aficionados cuyas ilusiones suplantan el razonamiento deductivo. Pero un pequeño paquete enviado a Sky & Telescope a principio de 1990 por Rubén Lianza ha demostrado ser diferente. Capitán en la Fuerza Aérea Argentina y astrónomo aficionado ávido, Lianza tropezó con una familia de curiosas depresiones no lejos de la localidad provincial de Río Cuarto, en la parte norte-central de la Argentina. Sus fotografías instantáneas revelaron una configuración de cráteres notablemente similares a los hoyos alargados producidos en simulaciones de laboratorio, de impactos oblicuos de alta velocidad. Tales cráteres existen en otros planetas, pero nunca antes habían sido reconocidos en la Tierra.

    No obstante, la Tierra exhibe muchas formaciones terrestres extrañas, y una pretensión de haberse detectado nuevos cráteres de meteoros requiere más que encontrarle un parecido con algo y más que intuición. Alguna evidencia apareció en forma de rocas vítreas que Lianza y sus amigos encontraron dentro de una de las grandes cuchilladas (cráteres). Una inspección cuidadosa mostró que las gotas rocosas se asemejaban mucho al material fundido por el calor y el choque encontrado alrededor de otros cráteres de impacto. Algunos parecían como si hubiesen sido salpicados contra el suelo; otros imitaban melaza estirada y congelada.

    Pero la más contundente fue una que se asemejaba a un botón herrumbrado. Exteriormente, parecía un trozo de roca rica en hierro, pero cuando se la dividió, exhibió la textura y composición de un meteorito condrítico. Ahora teníamos más que un "arma humeante" -¡aquí estaba parte del proyectil!

    ¿Pero era esto pura casualidad? ¿Habían tropezado los argentinos con un pequeño meteorito que simplemente cayó en una de las depresiones?. El próximo paso tenía que ser una expedición para examinar el sitio en forma directa. El contingente científico estadounidense consistía del autor Schultz, quien está familiarizado con los procesos de impactos oblicuos; John Grant, un geólogo de campo bien versado en los procesos de erosión de cráteres, y el técnico William Collins. En Argentina, para unirse a nosotros, estaban Lianza; el especialista en meteoritos Alejandro Toselli, de la Universidad de Tucumán, y su alumno graduado; y un pequeño grupo de ayudantes voluntarios.

    Nuestra expedición comenzó en el mes de agosto pasado, no en los cráteres mismos sino en la ciudad natal de Lianza, Paraná, donde la Fuerza Aérea archiva su material aerofotográfico. Casi la mitad de Argentina permanece sin cartografiar por este medio, pero en 1989 la Fuerza Aérea ha cubierto Río Cuarto y sus alrededores en preparación para una competencia internacional de navegación de aeromodelismo. ¡Qué buena suerte!

    Con mapas aéreos de gran tamaño de la región, nos dirigimos hacia los cráteres. La noche, y una lluvia fría que calaba hasta los huesos, iban cayendo mientras nos encaminábamos por un laberinto de calles fangosas hasta la chacra de Héctor y Roberto Gallo. Eran propietarios +de la tierra ocupada por dos cráteres pequeños, y la franja resguardada por árboles entre ellos se convirtió en nuestro campamento de base. Íbamos corriendo frenéticamente entre el fango y el estiércol vacuno para armar nuestras carpas, luego nos amontonamos para una rápida cena -al estilo de las que los legendarios gauchos deben hacer en tales noches frías y húmedas.

    A medida que un frío amanecer daba fin a las tormentas, trepamos gateando el suave reborde a fin de mirar el interior de uno de los cráteres. Era casi demasiado perfecto: un óvalo de fondo plano de quizás 200 metros de borde a borde y 600 de largo, bien rebordeado todo alrededor y con un montículo de 10 metros de altura en el medio. El padre del propietario, según vinimos a saber, había emparejado el suelo interior décadas atrás a fin de hacerlo más adecuado para el pastoreo. Aún así, teníamos la extraña sensación de haber sido arrojados de pronto dentro de una enorme versión a mayor escala, de las simulaciones de impactos oblicuos realizadas en los Estados Unidos.

    Más impresionante aún era el "Mellizo del Este", ubicado más o menos a 5 kilómetros hacia el noreste. De solamente 0,7 Km. de ancho, pero de algo así como 3½ Km. de largo, esta gigantesca cicatriz es lo suficientemente grande como para que el reborde elevado de un extremo desaparezca del horizonte cuando se lo mira desde el otro extremo. Justo a su derecha está situada una segunda y casi idéntica depresión apodada, no sorprendentemente, el "Mellizo del Oeste". Sus ejes centrales paralelos y largos apuntan nuevamente hacia el noreste, donde a 11 Km. de distancia se sitúa un óvalo aún más grande.

    Al menos 10 de tales cráteres se conservan en la vasta llanura, las Pampas, que han sido por largo tiempo uno de los mayores graneros de Sudamérica. Afortunadamente, la superficie interior desigual y los rebordes elevados de los cráteres, han evitado su laboreo extensivo en el transcurso del último siglo. De este modo, los cráteres proporcionan verdaderos archivos de las Pampas antes de su desarrollo agrícola.

    Por supuesto, los geólogos sudamericanos han sabido de las depresiones de Río Cuarto mucho antes del auspicioso vuelo de Lianza. Pero los atribuían a procesos forzados por el agua o el viento. La capa rocosa de la región descansa cubierta por otra de gran espesor de suelo polvoriento, derivado de volcanes en los Andes y transportados hacia el este por vientos en el transcurso de muchos miles de años. Es fácil ver cómo los cráteres podrían haber sido esculpidos por fuertes vientos y agua en movimiento. Ciertamente, aún un escrutinio atento no proporciona indicios de su origen extraterrestre. Se hallan ausentes las características clásicas tales como la inversión de las capas de sedimento a lo largo de las crestas de los rebordes, o las zonas de rocas trituradas. Las rocas verdaderas son tan difíciles de obtener en la región como la carne sin sal.

    Todo esto hacía muy difícil el probar un origen debido a un impacto. Una pequeña donación de la Fundación Nacional para la Ciencia, estipulaba para un sistema de radar de penetración del terreno para la búsqueda de estructuras relacionadas con impactos enterradas bajo la gruesa capa de tierra. Pero la copiosa lluvia de primavera que nos dio la bienvenida -la primera en seis meses- saturó el terreno y lo hizo virtualmente opaco a las longitudes de onda del radar. Nuestro grupo tuvo que reducirse a cavar zanjas hondas en los pisos de los cráteres, en vanos intentos de lograr algún material profundamente alterado que ocurre típicamente en los escenarios de impacto jóvenes. Volvimos a los Estados Unidos con deprimentemente poco que mostrar para un trabajo de dos semanas en el campo argentino -o al menos así lo parecía.

    Una vez en casa, no obstante, nuestros ánimos se levantaron cuando un meteorito bien disimulado surgió de entre las muestras extraídas del piso del Mellizo del Este. Y una piedra con burbujas, recogida del costado de un camino, demostró ser un gran "impactito". Su interior está entrelazado con granos deformados de cuarzo, clara evidencia de la enorme presión en juego durante un impacto de alta energía. (Ningún proceso puramente terrestre puede crear tales distorsiones). Algunas de las burbujas vítreas de tierra fundida que recolectamos, parecen aún mostrar las marcas de las plantas bajas contra las cuales fueron arrojadas durante su corto período en estado fundido.

    ¿Qué es lo que hace al campo de cráteres de Río Cuarto tan inusual?. En 1893 el gran geólogo americano Grove Karl Gilbert mostró que los asteroides o cometas orbitando el Sol, muy probablemente impactarán en la superficie de un planeta a un ángulo de 45º de la horizontal, siendo menos probable con ángulos de aproximación más altos o más bajos de ese valor. Un impacto oblicuo de menos de 5º ocurre solamente siete veces en mil; los impactos dentro de los 5º de la vertical son igualmente raros.

    Pero en la mayoría de los casos no podemos distinguir la dirección de donde proviene un proyectil dado que las ondas de choque que genera en la roca en la cual impacta, radian hacia afuera simétricamente y crean cráteres circulares a todos los ángulos de caída, excepto a los de los valores más bajos. Ni tampoco la mayoría de los impactos nos dice mucho acerca de cómo la energía se transfiere del cuerpo impactante al sitio donde hace blanco, puesto que el frente de choque simétrico borra cualquier evidencia de la forma del cuerpo impactante y de la topografía preexistente de la superficie impactada. Quedamos sabiendo poco, más allá de la energía cinética involucrada.

    Los cuerpos que impactan oblicuamente, por otra parte, forman cráteres elípticos rodeados por materia expelida esparcida en forma de ala de mariposa, bien característica. Aquí hay preservados mucho más indicios de lo ocurrido. Sólo recientemente las técnicas de computación han permitido la simulación tridimensional de un impacto oblicuo. Antes que esta posibilidad estuviera disponible, los especialistas en formación de cráteres dependían de experimentos de laboratorios para mostrar los procesos en juego durante las colisiones a hipervelocidad.

    Una de las instalaciones para tal tipo de pruebas es el Polígono de Tiro Vertical Ames en el Ames Research Center de la NASA, en California. En este lugar, un arma de gas comprimido dispara proyectiles de ¼ pulgada (0,64 cm.) a más de 6 km. por segundo. Construido en los años 60 como parte de la iniciativa nacional para ir a la Luna, el Polígono casi fue archivado en mitad de los años 70. En la actualidad es de nuevo un simulador productivo de las clases de colisiones que ocurren a velocidades interplanetarias. Ha mostrado, por ejemplo, que la cantidad de energía realmente transferida a la superficie del impacto decrece a medida que el ángulo de impacto disminuye. Sin embargo, la ley de la conservación de la energía requiere que el remanente vaya a algún lugar. Consecuentemente, para colisiones dentro de los 15º de la horizontal, el cuerpo impactador retiene mucha de la energía cinética inicial misma, según lo demostrado por hoyos creados en "paredes" verticales, ubicadas en sentido opuesto fuera del punto de impacto. A medida que el ángulo de impacto disminuye, estos hoyos se hacen mayores y más numerosos.

    Por debajo de un ángulo crítico, el cual depende de la velocidad y composición del cuerpo impactante, sólo se forman unos pocos hoyos grandes en la barrera vertical. No obstante, éstos aún pueden exceder el tamaño del cráter primario sobre el lugar de impacto horizontal, a causa de que los fragmentos rebotados pueden ser de hasta la mitad de tamaño del "proyectil" inicial. Además, algunos de ellos saltan a lo largo de la superficie del blanco con mucha de su velocidad de pre-impacto. A veces ésta realmente excede la velocidad de escape del planeta, pero aún crean un notable reguero de hoyos bien en sentido opuesto a partir del cráter oblongo primario. Estos hoyos no pueden ser formados simplemente por materia expelida arrancada del lugar del impacto. En su lugar, significan la decapitación literal del cuerpo impactante mismo. El intenso choque creado en el momento del primer contacto, crea el desprendimiento o astillamiento de la parte superior del proyectil, el cual es desviado hacia arriba justo lo suficiente para colisionar fuera del lugar de impacto.

    Por muy ciertos que fuesen los resultados del Polígono de Tiro Vertical, el extrapolarlos a escalas planetarias puede estar cargado de incertidumbre. Por consiguiente, los planetas mismos proporcionan el "terreno de la verdad" esencial para poner a prueba tales extrapolaciones. Por ejemplo, el cráter lunar Messier, que mide 6 por 14 Km., es un ejemplo virtual para cráteres producidos experimentalmente a ángulos de 5º; en la página 424 de este número se encuentra una guía para el observador telescópico para la región de Messier. El cráter Schiller (70 por 170 Km.) y la enorme depresión de Crisium (350 por 500 Km.) exhiben aproximadamente la misma firma a escalas mucho mayores. Marte parece tener mucho más impactos oblicuos de los esperados; estos podrían marcar el lugar del descanso final de antiguos satélites que cayeron en espiral en el planeta rojo desde sus órbitas alrededor de él. La densa atmósfera de Venus realmente acentúa la apariencia de cráteres de impacto oblicuo, como se ilustra arriba, dado que ella impide el vuelo de la materia eyectada arrojada fuera del lugar del impacto, y causa fuertes vientos hacia afuera.

    Desafortunadamente, los movimientos de la corteza terrestre y la erosión rápida a borrado virtualmente cualquier traza de cráteres de impacto oblongos, de bajo valor de ángulo. Sí existen algunos campos de cráteres extensos, conteniendo meteoritos (un ejemplo bien conocido es Campo del Cielo, también en Argentina). Pero tales "campos salpicados" fueron formados por objetos que se partieron y fueron aminorando su descenso en la atmósfera antes de impactar. Los cráteres pequeños resultantes, se forman comúnmente por compresión, más bien que por excavación por una verdadera onda de choque.

    El campo de cráteres de Río Cuarto, entonces, se convierte en un importante terreno de prueba para entender en detalle lo que ocurre durante un impacto muy oblicuo. Aunque vemos los resultados sobre otros planetas, asistimos a los procesos en el laboratorio y realizamos experimentos por medio de la computación, los impactos cerca de Río Cuarto podrán finalmente calibrar -y probablemente modificar- nuestra comprensión actual de los sucesos de formación de cráteres.

    Parece ser que el complejo de Río Cuarto fue producido por un asteroide aproximándose por el noreste a no más de 15º con respecto a la horizontal. En experimentos de laboratorio, la anchura de un cráter producido en la arena por un impacto de 90º es de alrededor de 50 veces el diámetro de un proyectil de 5 Km. por segundo de velocidad. Pero esta relación disminuye para ángulos pequeños, como también lo hace la energía desarrollada para crear realmente un cráter. Así, la condrita responsable de la "Depresión del Norte", el miembro más grande del complejo de Río Cuarto, era algo así como de 150 metros de diámetro, alrededor de tres veces el diámetro del fragmento de asteroide responsable de la creación del Crater Meteor en Arizona.

    Suponiendo una velocidad de impacto de 23 Km. por segundo, típica para asteroides que se cruzan con la órbita de la Tierra, la energía liberada en el escenario de Río Cuarto fue el equivalente aproximado a una bomba de 350 megatones -10 veces la pegada asestada en el Crater Meteor, y 30 veces más potente que el suceso de Tunguska en 1908, en Siberia. Aunque la edad precisa de los cráteres necesita ser establecida, se hallan probablemente bien por debajo de los 10.000 años de antigüedad. Por lo tanto, este fue probablemente un dramático acontecimiento que asombró, y probablemente involucró, a los primeros habitantes de lo que hoy es la Argentina.

    El asteroide llegó sin ninguna advertencia, aproximándose invisiblemente desde más allá del horizonte, hacia el noreste. Sólo podemos especular que los Incas o sus predecesores presenciaron esta bola de fuego de tamaño cada vez mayor a medida que saltaba por sobre el este del horizonte. El cielo parecería arder a medida que este nuevo "sol" pasaba lentamente hacia el sur durante los próximos 30 segundos. Casi una hora después, un estampido sónico ensordecedor sobresaltó a la población, mientras que un estrépito atronador resonaba por los Andes hacia el oeste.

    Mientras tanto, los indios nómades de las Pampas estaban con su vista clavada en la bola de fuego que se formaba hacia el noreste. A medida que el cielo se iluminaba, la intensidad de la luz se tornaba más concentrada. No había ruido -el asteroide se aproximó a 70 veces la velocidad del sonido. Era simplemente una vista silenciosa, hipnotizante, y aun gloriosa, a medida que el horizonte del noreste se tornaba más brillante. Deslumbrante, a pesar de ser de día, la bola semejante a un sol aproximándose, habría sido inimaginablemente terrorífica en la noche.

    Los últimos segundos cerca de Río Cuarto deben haber creado la imagen de un dios surgiendo amenazadoramente y despidiendo fuego. En menos tiempo que el parpadeo de un ojo, la tierra explotó en lo que ahora denominamos la "Depresión del Norte". Dentro de los siguientes segundos, partes del asteroide rebotaron fuera de la vista, a cierta distancia y a lo largo de su trayectoria, forjando la "Gota" y los "Mellizos". El pequeño ángulo de impacto creó una casi instantánea montaña de fuego que se tragó una extensión de pastizales de 10 Km. de ancho y 50 Km. de distancia del lugar en el término de segundos. Focos de gas de alta densidad y gotitas líquidas en la bola de fuego que rebotaba, excavaron surcos y cráteres más pequeños a medida que se abrían en abanico hacia el sudoeste.

    Mientras los llameantes restos del asteroide desaparecían sobre el horizonte, la línea de fuego en expansión se engulló e incineró toda vida en un infierno de forma parabólica que se ensanchaba hacia afuera y hacia el sudoeste. Fragmentos calientes de los cráteres recién nacidos, fueron aspirados dentro de corrientes de vientos de fuerza huracanada. Este remolino destruyó la característica configuración en ala de mariposa de los detritos eyectados, que de otra manera hubiesen permanecido sobre la superficie.

   De hecho, los cráteres al presente son simplemente marcas de arañazos poco profundos de la energía liberada. Si la trayectoria hubiese sido más cercana a la vertical, la cavidad del cráter hubiese contenido parcialmente la bola de fuego, redirigiéndola hacia arriba como si fuese un disparo de cañón. En se caso, los nativos curiosos, más tarde hubieran trepado por el reborde para encontrarse con un enorme hoyo de 2 a 3 Km. de lado a lado y 500 metros de profundidad. Pero el suceso de Río Cuarto fue una craterización tanto en el aire como en tierra.

   Las consecuencias a largo plazo después del impacto tan sólo pueden ser imaginadas al presente. Carbonatos vaporizados y otros detritos extraídos de las pampas y arrojados dentro de la bola de fuego, produjeron nubes letales de monóxido de carbono, mientras que la ionización de la atmósfera envolvió la región con gases de NO (óxido nítrico) y NO2 (dióxido de nitrógeno) nocivos. Si el suceso de Tunguska en 1908 resultó en un descenso de un 40% en todo el mundo del ozono estratosférico, según informes, ¿qué podría haber causado esta colisión mucho mayor en Río Cuarto?

   Por supuesto, las civilizaciones en ambos hemisferios sobrevivieron, dado que este cataclismo no alcanzó una magnitud tal como para desarrollar la energía necesaria para inducir extinciones en masa a escala global. Una colisión de esta magnitud y de este ángulo de aproximación, ocurriría en tierra una vez cada tres millones de años o algo así. Debemos estar agradecidos, entonces, de poder estudiar estos cráteres tan tempranamente después del hecho. Irónicamente, ellos preservan algo de los últimos vestigios de lo que deber haber sido un suceso prehistórico terrorífico.

El especialista en cráteres Peter Schultz, de la Universidad Brown, espera retornar a los cráteres de Río Cuarto en los próximos años. J. Kelly Beatty, editor antiguo de Sky & Telescope, lo acompañó en la primera expedición a dicho lugar.

Imagen 1: De acuerdo a una investigación reciente, en los últimos 10.000 años, un asteroide de quizás 150 metros llegó con una familia de impactos de cráteres sobre una estrecha franja en el centro de la Argentina de 30 Km. de largo y solo 2 Km. de ancho. Las áreas negras en el mapa muestran los pisos y contornos del cráter que rodean sus bordes elevados. La gran excavación llamada (apodada) "Valle del Norte", mide 4,5 Km. por 1,1 km. Mapa adaptado de un artículo escrito por Peter Schultz y R. Lianza en la revista Nature el 16 de enero. Existen grabaciones (evidencias) de tres de los cráteres en este compuesto (lugar), de dos fotografías aéreas 1:60.000 tomadas el 15 de agosto de 1989. El norte se encuentra a la derecha. "Los Gemelos" aparecen a la izquierda separados por cientos de metros. A la derecha está el llamado "Valle del Norte", presumiblemente donde el asteroide chocó por primera vez con la tierra. El estero (riachuelo) a la derecha se llama Mosuc Mayu. Cortesía de Cdr. Alfonso Ruggiero, primer grupo aerofotográfico, Paraná, Argentina.

Imagen 2: Investigadores de la Universidad de Brown, Peter Schultz (con anteojos), William Collins, y John Grant estudian las fotografías del cráter de Río Cuarto. Ellos iniciaron una expedición a la Argentina el año pasado, la cual confirmó las características del impacto. Sky & Telescope fotografía de J. Kelly Beatty.

Imagen 3: José P. López (izquierda) y Livio Incastaciato asisten a Collins en medir el campo magnético dentro de uno de los cráteres. Foto de Fernando Durando.

Imagen 4: Cuatro miembros de la expedición cruzando un pequeño cráter cerca del campamento. La cima central probablemente se formó durante el impacto, cuando una onda de choque atmosférico alcanzó un punto de extinción y arrasó con la capa superior del suelo alrededor de éste, mientras dejaba la zona central intacta.

Imagen 5: La colisión del asteroide creó innumerables manchas vidriadas de sucios fundidos llamados impactitos. Este espécimen está lleno con burbujas de gas congeladas en el lugar. La barra blanca de escala es de 1 cm. Cortesía de P. Schultz y W. Collins.

Imagen 6: Cuando se la examina con luz polarizada, una parte delgada del meteorito de Río Cuarto muestra círculos condríticos en su interior (a la derecha), y vidrios negros incrustados que se fundieron durante el impacto. Cortesía de Schultz y Collins.

Imagen 7: Una pluma vaporizada sale de uno de los experimentos del autor P. Schultz luego de que un pequeño proyectil que viene de la derecha golpea con una cama de arena a mas de 6 Km. por segundo. Inserto: una prueba similar, esta vez, usando un plato de aluminio resultó en un cráter oblongo y en una dispersión de despojos (hacia la izquierda) causado cuando el proyectil se rompió con el impacto y su parte de arriba decapitada rebotó.

Imagen 8: La colisión de bajo ángulo de un asteroide con Venus es la causa de este cráter en Venus de 50 por 100 km. El impactor venía desde arriba (flecha gris). La atmósfera densa de Venus impidió que los despojos se desparramaran por el cráter y sus alrededores.
 

Hace 10.000 años un meteorito de gran tamaño impactó sobre la zona de Río Cuarto liberando una energía 30 veces mayor que la de la famosa explosión de Tunguska en 1908.

En octubre de 1989 Rubén Lianza, capitán de la Fuerza Aérea Argentina, realizando un vuelo de prueba en las cercanías de Río Cuarto, a una altura de 3.000 pies, efectuó un espectacular descubrimiento al constatar unas extrañas características superficiales que se diferenciaban notoriamente sobre los campos cultivados de los alrededores. Con buenos conocimientos sobre el tema, pronto supuso que se trataba de cráteres generados por el impacto de meteoritos de gran tamaño. Posteriores vuelos, hasta llegar a altitudes 10 veces superiores a la anterior, le revelaron la existencia de sorprendentes simetrías entre ellos. Las fotografías aéreas tomadas por Lianza sobre estas curiosas depresiones revelaron una familia de cráteres, con patrones similares a los impactos oblongos, generados en laboratorio, con partículas a altas velocidades. Este tipo de cráteres existen en otros cuerpos del sistema solar. Pero en la Tierra nunca habían sido observados hasta el espectacular descubrimiento de Lianza.

Los geólogos argentinos conocían perfectamente la existencia de estas depresiones en la zona de Río Cuarto, antes de los vuelos realizados por Lianza, pero las atribuían a la acción de procesos relacionas con el viento y el agua.

Alertada la comunidad científica, pronto se organizó una expedición de hombres de ciencia encabezada entre otros por Peter Schultz, de la Brown University (USA), y varios científicos y técnicos norteamericanos, juntamente con el especialista en meteoritos de la Universidad de Tucumán, Alejandro Toselli, estudiantes y el propio Lianza.

Hacia agosto de 1989 comenzó la exploración de la zona de los cráteres con el auxilio de fotografías aéreas tomadas para un relevamiento cartográfico por la Fuerza Aérea, justo en ese año. Los cráteres se encuentran dentro de los terrenos de la estancia perteneciente a los hermanos Héctor y Roberto Gallo (SIC).

Estas investigaciones detalladas permitieron establecer que el complejo de cráteres de Río Cuarto fue generado por la entrada de un asteroide en la atmósfera desde el noroeste, con una inclinación de no más de 15 grados de la horizontal. Los cálculos del grupo científico estimaron una velocidad de impacto de 23 Km. por segundo, típica para un asteroide que ingresa en la atmósfera terrestre y un diámetro estimado en 1,5 kilómetro. Todo esto implica que la energía liberada para la formación de estos cráteres fue el equivalente a la explosión de una bomba de 350 megatones (10 veces más que la liberada en la formación del famoso Barringer Meteor Crater de Arizona y 30 más que la explosión de 1908 en Tunguska, Siberia).

Una colisión de esta magnitud y con tal ángulo se daría en promedio una vez cada 3 millones de años.

En general, los ángulos de entrada de los asteroides y fragmentos comentarios rondan los 45 grados del plano ecuatorial de un planeta. La ocurrencia de impactos en ángulos mucho menores llega sólo al 7 por mil, lo cual nos da una idea más acabada de lo inusual de estas formaciones. Tal oblicuidad es lo que ha dado la forma oblonga (alargada) a los cráteres de Río Cuarto.

El estudio de estos cráteres ha permitido afinar y precisar mucho las teorías sobre la formación de cráteres en el sistema solar y, por ende, estimular más la comprensión de los fenómenos geológicos planetarios.

La antigüedad del impacto se calcula en unos 10.000 años, anterior incluso al gigantesco impacto en Campo del Cielo (ver artículo anterior de MUY80), ubicado entre las provincias del Chaco y Santiago del Estero.

Apelando a la imaginación, basándonos en los cálculos teóricos, podemos reconstruir cómo habrían sido los instantes anteriores a la colisión. El asteroide  habría ingresado sin aviso en la zona de la actual Argentina, a una velocidad 67 veces superior a la del sonido, desde el noroeste, desde los Andes, y los probables testigos de las culturas indígenas, a cientos de kilómetros, habrían sido espectadores de una "bola de fuego" fulgurante iluminando el cielo durante unos 30 segundos. En los momentos posteriores al impacto se habría generado un gigantesco "viento de fuego" huracanado que habría arrasado 50 kilómetros a la redonda en la explosión. Además habría introducido letales gases, como monóxido de carbono, y óxidos nitrosos, liberados por la onda expansiva, que habrían hecho tóxica la atmósfera del lugar durante algún tiempo, exterminando toda forma de vida.

Gracias a los aportes del capitán Lianza, de Schultz, Grant, Toselli y sus ayudantes, hoy podemos decir que, entre las muchas bellezas naturales que alberga la geografía argentina se encuentra la mayor concentración de cráteres visibles de todo el planeta.

Alejandro Vega Ossorio
Director General del O.A.M.
Basado en el artículo de Peter
Schultz y J. Kelly Beatty para Sky
And Telescope, de abril de 1992