Kahtlemata on Kaali meteoriidikraatrid Eesti suurim loodusharuldus ning seetõttu on ka huvi nende tekkeaja ja võimaliku mõju kohta ümbruskonnale täiesti arusaadav. Kas on võimalik, et meteoriit langes Saaremaale vaid paar tuhat aastat tagasi, nagu seda mitu teadlast on viimasel ajal arvanud?

Selle lühiülevaate kirjutamist ajendas asjaolu, et peagi valmib Eesti ja Läti kineastide koostööna film Kaalist. See põhineb Kaali kraatrite ebaõigetel dateeringutel, mis võib pikaks ajaks külvata segadust Kaali kraatrit külastavate inimeste, õpetajate ja kooliõpilaste seas. Iga populaarteaduslik film on alati teretulnud. Kuid ei tohi jätta märkimata, et üks kõrgetasemeline populaarteaduslik linateos Kaalist on juba olemas (autor Mati Viiul) ja hiljuti pärjati see rahvusvahelise auhinnaga.

Lennart Meri raamatute “Hõbevalge” ja “Hõbevalgem” mõjul on viimastel aastatel üha sagedamini hakatud kõnelema meteoriidi langemisest ligikaudu paar tuhat aastat tagasi [1, 10, 11]. Ebareaalne on ka tillukese umbes kolme-neljameetrise läbimõõduga Kaali meteoriidi kogu Saaremaa loodust laastanud mõju. Analüüsime vaidlusaluseid probleeme küsimuste ja vastuste vormis.

Kas Kaali on püha järv? Millest tuleneb arvamus, et muistsed Saaremaal üsna hajusalt paiknenud asukad pidasid Kaali järve “pühaks” järveks ja tulid siia ohverdama?

Oma raamatutes on Lennart Meri pidanud Kaali “katastroofi” silmapaistvaks ajalooliseks sündmuseks kogu Põhja-Euroopas. Samal ajal on professor Herbert Ligi näidanud, et see sündmus ei ole jätnud jälgi isegi ümberkaudsete külade toponüümikasse [3]. Müüdi Kaalist kui pühast järvest püstitas ülemöödunud sajandil ilma ühegi arvestatava faktita Tartu ülikooli üldajaloo professor Friedrich Kruse [2], kellel tekkis mõte, nagu võiks Kaali puhul olla tegu samasuguse ohverdamiskohaga, nagu oli Tacituse kirjeldatud germaanlaste ohvripaik Hertha järv. Ühtegi tõsiselt võetavat fakti Kaali järvest kui muistsete eestlaste ohvripaigast pole kindlaks tehtud tänini. Järvest on seni leitud vaid üksikuid koduloomade, peamiselt hobuse ja sea luid. Müüti Kaalist süvendas veelgi Vello Lõugase väide, et meteoriidiplahvatusest võisid süttida Kaali lähikonnas paiknevad Asva ja Ridala pronksiaja asulad [4]. Eitamata Kaali kui “püha järve” esinemise võimalikkust meie esiajaloos, tuleb praegu tõdeda, et mingisugust teaduslikku tõestusmaterjali selle kohta ei ole.

Kas Kaalis langes hiidmeteoriit või väikemeteoriit? On võimalik, et möödanikus on Maale tõepoolest langenud meteoriite läbimõõduga 20–50 km. Permi ja Triiase ajastute piiril umbes 251 miljonit aastat tagasi langenud hiidmeteoriidi mõjul võis hävida valdav osa mereorganismidest ja ligikaudu 70 protsenti selgroogsetest. Ka umbes 65 miljonit aastat tagasi Mehhiko lahte langenud hiidmeteoriit võis muuta oluliselt Maa kliimat ja põhjustada ligikaudu kolmveerandi seni eksisteerinud liikide, sealhulgas sauruste väljasuremise. Kuid tuleb lisada, et teadlastel pole sellise tõlgenduse suhtes üksmeelt.

Kahtlemata olid suured meteoriidid ka Vara-Kambriumis umbes 535 miljonit aastat tagasi Eestisse langenud Neugrundi (kraatri läbimõõt ligi 8 km) ja umbes 455 miljonit aastat tagasi Hilis-Ordoviitsiumis langenud Kärdla meteoriit (kraatri läbimõõt umbes 4 km). Neid kraatreid tekitanud meteoriitkehade läbimõõduks on Kalle Suuroja hinnanud vastavalt 400 ja 200 meetrit. Kaali meteoriit oli nende kõrval päris tilluke ja peakraatri kujundanud taevakeha mass umbes 20–80 tonni. Ivan Reinwaldi arvates oli peakraatri moodustanud meteoriidi läbimõõt alla kolme meetri [8]. Seega on Kaali meteoriidi mass võrreldav Namiibias rahulikult maapinnal lebava Hoba meteoriidiga (pikkus 2,7 m, kõrgus maapinnalt 0,9 m ja mass ligikaudu 70 tonni). Kõige suuremaks (umbes 450 tonni) hindas meteoriiti vene teadlane Grigori Pokrovski, kuid selgi juhul oleks maasse tormanud meteoriidi läbimõõt vaid 4,8 meetrit [5]. Kaali meteoriidi kõige hinnatumad omadused pole mitte selle suurus, vaid kraatri klassikaline kuju ja paiknemine hästi ligipääsetavas kohas. Kraatriväli on oluline ka ajaloolisest seisukohast, sest Kaali kraatrid olid enne Teist maailmasõda ainsad kildudega tõestatud kraatrid Euroopas ja üldse teine meteoriidikildudega tõestatud kraatrirühm maailmas.

Kas meteoriidiplahvatus võis mõjutada Saaremaa elu-olu? Rühm Eesti uurijaid on sellise vähe põhjendatud väitega tõepoolest välja tulnud [10, 11]. Lihtsad arvutused näitavad, et Kaali meteoriidi langemine võis teatud mõju avaldada kõige rohkem mõne kilomeetri raadiuses. Sageli võrreldakse Kaali meteoriidiplahvatust väikese aatomipommi plahvatusega. Näiteks on eelnimetatud eestikeelses artiklis [11] Kaali meteoriidi langemist (vabanenud energia 5–25 kilotonni TNT-s ehk trotüülekvivalentides) võrreldud täiesti võrreldamatu Hiroshima tuumapommi plahvatusega (15–20 kilotonni TNT). Kõigepealt tuleb rõhutada, et meteoriidi plahvatus on aine gaasistumine, tuumapommi plahvatusel muutub aine plasmaks ja juba seetõttu on nende protsesside võrdlemine teaduslikult lubamatu. Pealegi pandi otse alla suunatud Hiroshima pomm lõhkema õhus täpselt välja arvutatud (kolme miili) kõrgusel, et plahvatusenergia tooks kaasa maksimaalse hulga ohvreid ja võimalikult suuri purustusi. Ja kuigi kõrgusega pisut eksiti, hävis peaaegu kõik 1,5 kilomeetri raadiuses, kuni kolme kilomeetri kaugusel tekkisid põlengud ning hooned ja rajatised purunesid kaheksa kilomeetri raadiuses. Hiroshimas likvideeriti purustused kohe ja Saaremaalgi oleks normaalne elu pärast “katastroofi” kiiresti taastunud.

Erinevalt Hiroshima hävingust langes Kaali meteoriit ligikaudu 35-kraadise nurga all, tungis kümmekonna meetri sügavusele maapinda ja selle plahvatusenergia oli suunatud eeskätt üles. Seetõttu ei saanudki kaasneda arvestatavaid purustusi. Asva ja Ridala asulate samaaegne süttimine on ka arheoloogia andmeil ebatõenäoline. Pealegi pole peale vilka fantaasialennu mitte ühtegi tõendavat fakti.

Kaali “katastroofi” toetajad orienteeruvad halvasti arvudes. Näiteks kilomeetrise läbimõõduga Arizona kraatri puhul kirjutavad nad õigesti [11], et tegu oli 20–40 megatonni TNT-ga, jättes seejuures endale teadvustamata kilo- ja megatonni vahelise erinevuse.

Kuidas plahvatus tekib? Et mitte jääda üldsõnaliseks, vaatame alljärgnevalt arvutuslikult Kaali kraatri plahvatusmehhanismi, võttes aluseks hüdro-aerodünaamilise sarnasusteooria lõhkeaine lõhkamisega maapõues ja maapinnal. Meteoriidi kokkupõrkel maapinnaga (või teiste planeetidega) tekib suure tihedusega energia, mis on sarnane lõhkeaine lõhkemisega maapinnal, kui tekib tavaliselt sadades tuhandetes atmosfäärides mõõdetav rõhk. Sellise suure rõhu all on kõikide ainete kokkusurutavus sedavõrd väike, et seda ei tasu arvestada. Peale selle on suurte koormuste puhul inertsijõud palju suurem hõõrdejõust. Seetõttu peetakse lõhkelaengu vahetus ümbruses olevat aluspinda ideaalselt kokkusurumatuks vedelikuks, väljaspool seda aga on aluspind mitteliikuv tahke keha. Meteoriidikraatri kujunemisel tuleb välja arvutada ruumala, kus kraater on ideaalselt kokkusurumatu vedelik, millest väljaspool on tegu tahke keskkonnaga. Osa vabanevast energiast kulub selleks, et kujundada kraatrisüvendit ja paisata välja materjali, teine osa ümbriskivimite deformeerimiseks ja kraatrivalli kujundamiseks. Vaid osa lõhkeenergiast on kineetiline energia, mis tekitab ümbruskonnas purustusi. Valemitesse on võimalik paigutada üht või teist protsessi eelistavad erisugused arvnäitajad, kuid neid ei saa paigutada täiesti suvaliselt, vaid ainult kindlates piirides. (foto 2), (joonis)

Kaali meteoriidikraatritest palju suuremaid süvendeid on tehislikult tehtud paljudes piirkondades, näiteks Novaja Zemljal Nõukogude sõjardite tekitatud tuumaplahvatuskraatrid. Seetõttu pole selliseid protsesse mitte üksnes modelleeritud, vaid ka looduses mõõdetud. Suurem osa eksperimentaatoritest lähtub kraatrit arvutades “näivast diameetrist” ja “näivast sügavusest”, s. o. kraatri läbimõõdu ja sügavuse modelleerimisest vahetult enne lööki või lõhkemist maapinna kohal.

Analoogia alusel saame meteoriidi langemisel tekkivaid mõjutusi arvestada kolme rühma parameetrite alusel: 1) meteoriidi enda parameetrid, nagu tihedus, mass, läbimõõt, langemiskiirus, kineetiline energia, maapinnaga kokkupuute nurk; 2) tekkiva kraatri parameetrid, näiteks läbimõõt, sügavus, ruumala, kraatrivalli kõrgus; 3) pinnase parameetrid: tihedus, voolamispiir, plastsus, poorsus jne.

Uuringud on näidanud, et lõhkelaengutest tekkinud kraatri diameetri suhe energiaga on konstantne suurus. Sellest tulenevalt on võimalik väita, et teades lõhkelaengu hulka (või meteoriidi parameetreid) energiaga x, mis moodustas kraatri läbimõõduga y, saame projekteerida kraatri läbimõõduga z, mille energia on näiteks q. Seega on suhteliselt lihtsate valemite abil võimalik määrata seos langenud meteoriidi massi ja tema kujundatud kraatri suuruse vahel. Aga võimalikke purustusi on hoopis keerukam hinnata, sest mitte kogu kraatrimaterjal ei paisku atmosfääri, vaid osa sellest surutakse ümbriskivimitesse.

Kaali meteoriidi langemisparameetrid – kiirus, mass, langemisnurk ning isegi langemissuund – pole seni üheselt määratletud [9]. Kuid isegi kõige fantaasiarohkemad valemitesse paigutatud arvud ei suuda Kaali väikemeteoriidi purustusjõudu – mis küll väidetavasti murdis puid ja tekitas tulekahjusid – kanda seitsme kilomeetri kaugusel asuvasse Piila rabasse. Metsatulekahjud ja ka soode põlemine on meie kliimavöötmes kuumadel suvekuudel üsna tavaline. Praegu on nende tekitajad eeskätt lohakad inimesed, varem oli peasüüdlane äike. Kuid ka äikesepõlengud pole Eestis haruldased. Sageli Maale jõudvate boliidide ülelennust maha sadanud iriidiumi hulk Piila rabas võis noori uurijaid segadusse viia raba põlengu tõttu, sest iga tahke kütuse põletamine põhjustab mikroelementide hulga järsu tõusu põlemisjääkides. Just sellisest põlenud kihist aga kõrgendatud iriidiumisisaldus

Piila rabas määrati [11].

Kas Kaali meteoriit sai langeda 800–400 aastat e. Kr.? Ei, mitte kuidagi! Pole mingit kahtlust, et meteoriit langes sinna vähemalt neli tuhat aastat tagasi, kuivõrd peakraatrist on radiosüsinikumeetodiga dateeritud üle kolme tuhande aasta vanust orgaanilist ainet (kalibreerimata vanus 3390±35 14C aastat tagasi, analüüsitud Tallinnas Tln-1353, kalibreeritud vanus ühe sigma puhul ehk 68-protsendilise tõenäosusega 3740–3640 aastat ehk 1740–1640 aastat enne Kristust. Väikekraatritest on dateeritud puusütt, mille vanuseks saadi kuni 2920±240 aastat (analüüsitud Tartus: TA-769). Kalibreeritult ühe sigma puhul oleks vastav vanus 3400–2840 aastat. Kraatrites olnud (lõkke?)süsi on aga ilmselgelt kraatritest noorem. [foto 3]

Veevaesel ajal tehtud fotol oleva kraatri nõlval näeme paljandumas kaevist. Sealt võetud proovidest on tehtud mitu radiosüsiniku analüüsi, mis andsid järgmisi tulemusi:

0,4 m sügavuselt võetud puutüvi: 1747±46 aastat (Tln-2571)

0,95 m sügavuselt pärit puutüvi: 2126±47 aastat (Tln-2574)

1,4–1,6 m sügavuselt saadud puutüvi: 2379±47 aastat (Tln-2575)

1,18–1,25 m sügavuselt võetud turvas: 2958±51 aastat (Tln-2576)

Samast sügavusest turbast võetud puit: 2262±55 aastat (Tln-2582)

Viimast kahte dateeringut hinnates on loomulik, et kraatrisse langenud puu on ümbrissetteist noorem. Naaberkaevisest 1,15 m sügavuselt võetud puutüve vanuseks saadi 2673±47 aastat (Tln-2573).

Kaevis asub kraatri keskmest kaugel ja vanimatest kihtidest tunduvalt kõrgemal. Seetõttu on kraatri vanus toodud dateeringutest oluliselt suurem. Juhul, kui kasutaksime dendroloogilist parandust, nagu seda tegid Veski jt. [11], saaksime 1,18–1,25 meetri sügavuselt võetud turba vanuseks 3260–3050 kalendriaastat (õigemini astronoomilist aastat, sest maailmas on kasutusel palju mitmesuguseid kalendreid). Seetõttu on Kaali kraatri noorendamise põhjendused alusetud.

Kuivõrd pärast meteoriidi langemist oli kraatri aluspind nii sügavuti kui ka pindalalt tugevasti lõhestatud, siis toimus arvukate avalõhede kaudu aastasadu, võib-olla isegi aastatuhandeid intensiivne veevahetus, mis välistas kraatris setete kuhjumise. Tõenäoliselt oli kraatril mõnda aega ühendus ka mereveega, kõnelemata klimaatilisest mõjutusest. Seetõttu on Kaali kraatris leiduvate vanimate setete alusel raske määrata kraatri kujunemisaega, küll aga saame kindlalt öelda, milline on nende kraatrite minimaalne vanus: see on vähemalt neli tuhat aastat. Täpsemaks määramiseks on kaudsed meetodid. Üks võimalus on dateerida kraatrist välja paiskunud materjali ümbruskonna soodes. Uuringute põhjal võivad Kaali kraatrid olla ligikaudu 7500 aastat vanad [6, 7].

Toimetuselt: Siim Veski jt. arvamust Kaali meteoriidi langemise aja kohta saab lugeda Eesti Arheoloogia Ajakirjast [11].

1.

Heinsalu, A. et al. 2002. Saarenmaalla sijaitsevan Kaalin meteoriittikraatterin ikä sekä törmäyksen vaikutukset ympäristöön ja asutukseen. Geologi 8: 127–133.
2.

Kruse, Friedrich 1842. Necrolivonica oder Alterthümer Liv-, Ehst- und Curlands. Beilage Dorpat.
3.

Ligi, Herbert 1988. Pythease avastusretk 2. – Eesti Loodus 38 (12): 804–810.
4.

Lõugas, Vello 1996. Kaali kraatriväljal Phaethonit otsimas. Eesti Entsüklopeediakirjastus, Tallinn.
5.

Pokrovski, Grigori 1963. Meteoriidi parameetrite arvestamine tema poolt moodustatud lehtri järgi. Eesti NSV Teaduste Akadeemia Geoloogia Instituudi uurimused 11. Tallinn (vene keeles eesti- ja ingliskeelse resümeega): 61–71.
6.

Raukas, Anto 1995. Kaali meteoriidikraatrid on palju vanemad kui arvati. –Eesti Loodus 46 (11–12): 351–353.
7.

Raukas, Anto et al. 1995. On the age of meteorite craters at Kaali (Saaremaa Island, Estonia). – Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. Geology 44 (3): 177–183.
8.

Reinvaldt, Ivan A. 1933 Kaali järv –The Meteorite Craters on the Island of Ösel (Estonia). – Loodusuurijate Seltsi Aruanded 39: 183–202.
9.

Tiirmaa, Reet 1994. Kaali meteoriit. Eesti Teaduste Akadeemia Geoloogia Instituut, Tallinn.
10.

Veski, Siim et al. 2001. Ecological catastrophe in connection with the impact of the Kaali meteorite about 800-400 BC on the island of Saaremaa, Estonia. –Meteoritics & Planetary Science 36: 1367–1376.
11.

Veski, Siim jt. 2002. Kaali meteoriidi vanus ja mõju looduskeskkonnale Saaremaa Piila raba turbaläbilõike uuringu põhjal. – Eesti Arheoloogia Ajakiri 6 (2): 3–20.

Anto Raukas (1935) on TTÜ geoloogia instituudi kvaternaarigeoloogia

osakonna juhataja.

Kustav Laigna (1932) on Eesti mereakadeemia emeriitprofessor.

Tanel Moora (1938) on ajaloo instituudi arheoloogiakeskuse teadur.