Геология Меркурия - Geology of Mercury

Караваджо является примером Ударный бассейн с пиковым кольцом на Меркурии.
Некоторые области на Меркурии очень темные, например, небольшой кратер внутри Хемингуэй кратер в правом нижнем углу.

В геология Меркурия наименее понятен из всех планеты земной группы в Солнечная система. Это во многом связано с Меркурий близость к солнце что затрудняет ее достижение с помощью космических аппаратов и затрудняет наблюдение с Земли.

На поверхности Меркурия преобладают ударные кратеры, базальтовые породы и гладкие равнины, многие из которых являются результатом вулканизм наводнения, в некоторых отношениях похожий на лунная мария,[1][2] и местами пирокластическими отложениями.[3] Другие примечательные особенности включают: вентиляционные отверстия которые, по-видимому, являются источником образованных магмой долин, часто сгруппированных впадин неправильной формы, называемых «впадинами», которые, как полагают, являются результатом обрушившихся магматических очагов,[4] уступы указывает на надвиговые разломы и залежи полезных ископаемых (возможно, льда) внутри кратеров на полюсах. Новые данные, которые долгое время считались геологически неактивными, предполагают, что определенный уровень активности все еще может быть.[5][6]

Плотность Меркурия подразумевает твердое, богатое железом ядро, которое составляет около 60% его объема (75% его радиуса).[7] Магнитный экватор Меркурия смещен к северу почти на 20% радиуса планеты, что является самым большим соотношением среди всех планет.[8] Этот сдвиг предполагает наличие одного или нескольких богатых железом расплавленных слоев, окружающих ядро, производящих динамо-эффект, подобный земному. Дополнительно офсетная магнитная диполь может привести к выветриванию неровной поверхности Солнечный ветер, выбивая больше поверхностных частиц в южную экзосфера и транспортировка их на хранение на север. Ученые собираются телеметрия чтобы определить, так ли это.[8]

После завершения первого солнечный день своей миссии в сентябре 2011 года более 99% поверхности Меркурия было нанесено на карту НАСА с МЕССЕНДЖЕР Цветной и монохромный зонд с такой детализацией, что понимание учеными геологии Меркурия значительно превзошло уровень, достигнутый после Маринер 10 облеты 1970-х годов.[4]

Трудности в разведке

Маринер 10 зонд

Достижение Меркурия с Земли представляет собой серьезные технические проблемы, потому что планета вращается гораздо ближе к Солнцу, чем Земля. Связанный с Меркурием космический корабль запущенный с Земли, должен пройти 91 миллион километров вглубь Солнца. гравитационный потенциальная яма. Начиная с Земли орбитальная скорость 30 км / с, изменение скорость (дельта-v ) космический корабль должен заставить войти в Переходная орбита Хомана который проходит около Меркурия, велик по сравнению с другими планетными миссиями. В потенциальная энергия высвобождается при движении вниз потенциальная яма Солнца становится кинетическая энергия; требуется еще одна большая дельта-v делать что-либо, кроме как быстро пройти мимо Меркурия. Чтобы безопасно приземлиться или выйти на стабильную орбиту, космический корабль должен полностью полагаться на ракетные двигатели, потому что у Меркурия ничтожно мало атмосферы. Для прямого полета к Меркурию требуется больше ракетного топлива, чем требуется для побег Солнечная система полностью. В результате всего два космических зонда, Маринер 10 и МЕССЕНДЖЕР, как НАСА, побывали на Меркьюри.

  • Кора - мощность 100–200 км.
  • Мантия - толщина 600 км.
  • Ядро - радиус 1800 км

Кроме того, космическая среда возле Меркурия требует больших усилий, что создает двойную опасность для космических аппаратов, поскольку солнечная радиация и высокие температуры.

Исторически вторым препятствием было то, что Меркурий период вращения медленный 58 земной шар дней, так что пролет космических кораблей ограничен просмотром только одной освещенной полусферы. На самом деле, к сожалению, хотя Маринер 10 космический зонд трижды пролетал мимо Меркурия в 1974 и 1975 годах, во время каждого пролета наблюдал одну и ту же область. Это произошло потому, что орбитальный период Mariner 10 составлял почти ровно 3 сидерических дня Меркурия, и одна и та же поверхность планеты освещалась на каждом из близких подходов. В результате было нанесено на карту менее 45% поверхности планеты.

Земные наблюдения затруднены постоянной близостью Меркурия к Солнцу. Это имеет несколько последствий:

  1. Когда небо становится достаточно темным для просмотра в телескоп, Меркурий всегда находится у горизонта, где условия просмотра в любом случае плохие из-за атмосферных факторов.
  2. В Космический телескоп Хаббла и другим космическим обсерваториям обычно запрещается указывать близко к Солнцу по соображениям безопасности (ошибочное наведение таких чувствительных инструментов на Солнце может нанести непоправимый ущерб).

Геологическая история Меркурия

Ртуть - аномалии силы тяжести - массовые концентрации (красный) указывают на подземную структуру и эволюцию.

Как Земля, Луна и Марс, Геологическая история Меркурия делится на эпохи. От самого старшего к самому младшему это: доболстовский, Толстоян, Калориан, Мансурский, и Койперян. Эти возрасты основаны на относительное свидание Только.[9]

После образования Меркурия вместе с остальными Солнечная система 4,6 миллиарда лет назад последовали сильные бомбардировки астероидов и комет. Последняя фаза интенсивной бомбардировки, Поздняя тяжелая бомбардировка закончился около 3,8 миллиарда лет назад. Некоторые регионы или массивы, видный из них - тот, кто сформировал Caloris Basin, были заполнены извержениями магмы изнутри планеты. Они создали гладкие межкратерные равнины, похожие на Мария найдено на Луна Позже, когда планета остыла и сжалась, ее поверхность начала трескаться и образовывать гребни; эти поверхностные трещины и гребни можно увидеть поверх других деталей, таких как кратеры и более гладкие равнины, - явный признак того, что они возникли недавно. вулканизм закончился, когда мантия планеты сжалась достаточно, чтобы предотвратить дальнейшее лава от прорыва на поверхность. Вероятно, это произошло в какой-то момент в течение его первых 700 или 800 миллионов лет истории.

С тех пор основными поверхностными процессами были периодические удары.

График

Единица времени: миллионы лет

Особенности поверхности

Поверхность Меркурия в целом похожа на поверхность Луны, с обширными кобыла -подобные равнины и сильно заросли кратерами местности аналогично лунное нагорье и образован локально скоплениями пирокластических отложений.[3]

Топография
PIA19420-Mercury-NorthHem-Topography-MLA-Messenger-20150416.jpg
Карта северного полушария Меркурия. MLA инструмент на МЕССЕНДЖЕР
от самого низкого (фиолетовый) до 10 км (6,2 мили), самого высокого (красный).

Ударные бассейны и кратеры

Меркурия Caloris Basin является одним из самых больших объектов воздействия в Солнечной системе

Кратеры на Меркурии варьируются в диаметре от небольших чашеобразных кратеров до многокольчатый ударные бассейны сотни километров в поперечнике. Они появляются во всех состояниях деградации, от относительно свежих лучевых кратеров до сильно разрушенных остатков кратеров. Кратеры Меркурия незначительно отличаются от кратеров на Луне - размер их бланка выброса намного меньше, что является следствием в 2,5 раза большей силы тяжести на поверхности Меркурия.[9]

MASCS сканирование спектра поверхности Меркурия по МЕССЕНДЖЕР
Так называемый «странный ландшафт», образованный Caloris Basin удар в его противоположной точке

Самый большой известный кратер - это огромный бассейн Калорис диаметром 1550 км.[10] Бассейн сопоставимого размера, предварительно названный Бассейн Скинакас были постулированы на основе наземных наблюдений с низким разрешением полушария, не полученного с помощью Mariner, но не наблюдались в МЕССЕНДЖЕР изображение соответствующей местности. Воздействие, создавшее Бассейн Калорис, было настолько мощным, что его последствия заметны в глобальном масштабе. Это вызвало лава извержения и оставили концентрическое кольцо высотой более 2 км, окружающее кратер от удара. На антипод Бассейна Калорис лежит большой регион необычной, холмистой и бороздчатой ​​местности, иногда называемой «Странной местностью». Популярная гипотеза происхождения этой геоморфологической единицы заключается в том, что ударные волны, образовавшиеся во время удара, путешествовали по планете, и когда они сходились в антиподе бассейна (на 180 градусов), высокие напряжения были способны разрушить поверхность.[11] Гораздо менее популярная идея заключалась в том, что эта местность образовалась в результате конвергенции выбросов на антиподе этого бассейна. Более того, формирование бассейна Калорис, по-видимому, привело к образованию неглубокой депрессии, концентрической вокруг бассейна, которая позже была заполнена гладкими равнинами (см. Ниже).

Всего на изображенной части Меркурия было идентифицировано около 15 ударных бассейнов. Другие примечательные бассейны включают в себя многокольцевые бассейны шириной 400 км. Толстого бассейна у которого есть одеяло выброса, простирающееся до 500 км от его края, а его пол заполнен гладкими равнинными материалами. Бассейн Бетховена также имеет аналогичное по размеру одеяло для выброса и край диаметром 625 км.[9]

Как и на Луна свежие кратеры на Меркурии выделяются яркими лучевые системы. Они сделаны из выброшенных обломков, которые имеют тенденцию быть ярче, но остаются относительно свежими из-за меньшего количества космическое выветривание чем окружающая более старая местность.

Кратеры ямы

Некоторые ударные кратеры на Меркурии имеют некруглые углубления или ямы неправильной формы на дне. Такие кратеры были названы кратерами на дне карьера, и МЕССЕНДЖЕР члены группы предположили, что такие ямы образовались в результате обрушения недр. магматические очаги. Если это предположение верно, ямы являются свидетельством вулканический процессы на Меркурии.[6] Ямочные кратеры без ободков, часто неправильной формы, с крутыми сторонами и не имеют связанных выбросить или же потоки лавы но обычно имеют различный цвет. Например, ямы Пракситель иметь оранжевый оттенок.[12] Считается, что это свидетельство неглубокой магматической активности, кратеры карьера могли образоваться, когда подземная магма дренировалась в другом месте и оставила часть кровли без поддержки, что привело к обрушению и образованию карьера. Основные кратеры, демонстрирующие эти особенности, включают: Беккет, Джебран и Лермонтов, среди прочего.[13] Было высказано предположение, что эти ямы с соответствующими более яркими и красными отложениями могут быть пирокластическими отложениями, вызванными взрывным вулканизмом.[3]

Внутренняя часть кратера Абедин

Равнины

На Меркурии есть два геологически различных равнины:[9][14]

  • Межкратерные равнины самая старая видимая поверхность,[9] предшествует сильно изрезанной кратерами местности. Они пологие или холмистые и встречаются в областях между более крупными кратерами. Равнины между кратерами, кажется, стерли с лица земли многие более ранние кратеры, и в целом наблюдается небольшое количество меньших кратеров диаметром менее 30 км.[14] Неясно, имеют ли они вулканическое или ударное происхождение.[14] Межкратерные равнины примерно равномерно распределены по всей поверхности планеты.
  • Ровные равнины широко распространены плоские области, напоминающие лунные моря, которые заполняют впадины разного размера. Примечательно, что они заполняют широкое кольцо, окружающее Бассейн Калорис. Заметное отличие от лунных морей состоит в том, что гладкие равнины Меркурия имеют такое же альбедо, что и более старые равнины между кратерами. Несмотря на отсутствие однозначно вулканических особенностей, их расположение и лопастные цветовые единицы убедительно подтверждают вулканическое происхождение. Все гладкие равнины Меркурия сформировались значительно позже бассейна Калорис, о чем свидетельствуют заметно меньшие плотности кратеров, чем на бланкете выброса Калорис.[9]

Пол Caloris Basin также заполнен геологически отличной плоской равниной, разбитой хребтами и трещинами в виде примерно многоугольной структуры. Неясно, являются ли они вулканическими лавами, образовавшимися в результате удара, или это большой пласт ударный расплав.[9]

Тектонические особенности

Discovery Rupes.

Одна необычная особенность поверхности планеты - многочисленные складки сжатия, пересекающие равнины. Считается, что когда внутренняя часть планеты остыла, она сжалась, и ее поверхность начала деформироваться. Складки можно увидеть поверх других деталей, таких как кратеры и более гладкие равнины, что указывает на то, что они возникли недавно.[15] Поверхность Меркурия также сильно изгибается. приливные выпуклости поднятый солнце - солнечные приливы на Меркурии примерно на 17% сильнее лунных на Земле.[16]

Терминология

Элементы поверхности без кратера получили следующие названия:

Полярные пятна с высоким альбедо и возможное наличие льда

Первые радиолокационные наблюдения Меркурия были проведены радиотелескопы в Аресибо (Пуэрто-Рико ) и Голдстоун (Калифорния, США) при поддержке США. Национальная радиоастрономическая обсерватория Очень большой массив (VLA) объект в Нью-Мексико. Передачи, отправленные из НАСА Сеть Deep Space на площадке в Голдстоуне была мощность 460 кВт на 8,51 ГГц; сигналы, принятые антенной решеткой VLA, позволили обнаружить точки отражательной способности радара (яркость радара) с деполяризованными волнами от северного полюса Меркурия.

Радиолокационный снимок северного полюса Меркурия.

Радиолокационные карты поверхности планеты были составлены с помощью радиотелескопа Аресибо. Обследование проводилось на 420 кВт. Диапазон УВЧ (2,4 ГГц) радиоволны с разрешением 15 км. Это исследование не только подтвердило существование зон высокой отражательной способности и деполяризации, но также обнаружило ряд новых областей (в результате чего общее количество достигло 20) и даже позволило обследовать полюса. Было высказано предположение, что поверхность лед могут быть ответственны за эти высокие уровни светимости, поскольку силикатные породы, составляющие большую часть поверхности Меркурия, имеют прямо противоположный эффект на светимость.

Несмотря на близость к Солнцу, Меркурий может иметь поверхность льда, так как температура около полюсов постоянно ниже точки замерзания: на полярных равнинах температура не поднимается выше −106 ° C. И кратеры в более высоких широтах Меркурия (обнаруженных также радиолокационными исследованиями с Земли) может быть достаточно глубоким, чтобы защитить лед от прямых солнечных лучей. Внутри кратеров, где нет солнечного света, температура опускается до −171 ° C.[17]

Несмотря на сублимация в космическом вакууме температура в постоянно затененной области настолько низка, что эта сублимация идет достаточно медленно, чтобы потенциально сохранить отложенный лед в течение миллиардов лет.

На Южном полюсе расположение большой зоны высокой отражательной способности совпадает с расположением Кратер Чао Мэн-Фу, и другие небольшие кратеры, содержащие отражающие области. На Северном полюсе такими отражающими свойствами обладают несколько кратеров размером меньше Чао-Мэн Фу.

Сила радиолокационных отражений, наблюдаемых на Меркурии, мала по сравнению с тем, что было бы от чистого льда. Это может быть связано с осаждением порошка, которое не покрывает полностью поверхность кратера, или по другим причинам, например тонкий вышележащий поверхностный слой. Однако свидетельства наличия льда на Меркурии не являются окончательными. Аномальные отражающие свойства также могут быть связаны с наличием отложений металлический сульфаты или другие материалы с высоким коэффициентом отражения.

Возможное происхождение льда

Кратеры Меркурия не уникальны, так как они постоянно находятся в тени; на южном полюсе Земли Луна есть большой кратер (Aitken ) где некоторые возможные признаки наличия льда были замечены (хотя их интерпретация оспаривается). Астрономы считают, что лед на Меркурии и на Луне, должно быть, возник из внешних источников, в основном воздействующих на кометы. Известно, что они содержат большое количество или большую часть льда. Следовательно, можно предположить, что удары метеорита привели к осаждению воды в постоянно теневых кратерах, где она могла бы оставаться нетопленной в течение, возможно, миллиардов лет из-за отсутствия атмосферы для эффективного отвода тепла и стабильной ориентации Меркурия. ось вращения.

Меркурий
PIA19411-Mercury-WaterIce-Radar-MDIS-Messenger-20150416.jpg
Водяной лед (желтый) в северной полярной области Меркурия

Биологическая история Меркурия

Пригодность

Основная статья: Жизнь на Меркурии

На основе исследований, опубликованных в марте 2020 года, может быть научная поддержка того, что некоторые части планеты Меркурий могли быть обитаемый, и, возможно, что формы жизни, хотя, вероятно, примитивный микроорганизмы, возможно, существовали на планете.[18][19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Исследование Солнечной системы: Меркурий». НАСА. Архивировано из оригинал 21 июля 2011 г.. Получено 17 февраля 2012.
  2. ^ «Команда MESSENGER представляет новые открытия по ртути». НАСА. Архивировано из оригинал 16 октября 2011 г.. Получено 16 февраля 2012.
  3. ^ а б c Томас, Ребекка Дж .; Ротери, Дэвид А .; Конвей, Сьюзен Дж .; Ананд, Махеш (16 сентября 2014 г.). «Долгоживущий взрывной вулканизм на Меркурии». Письма о геофизических исследованиях. 41 (17): 6084–6092. Bibcode:2014GeoRL..41.6084T. Дои:10.1002 / 2014GL061224.
  4. ^ а б «Орбитальные наблюдения Меркурия». Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 26 июня 2015 г.. Получено 16 февраля 2012.
  5. ^ «Гамма-спектрометр MESSENGER: окно в формирование и раннюю эволюцию Меркурия». Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 12 декабря 2012 г.. Получено 18 февраля 2012.
  6. ^ а б «Свидетельства вулканизма на Меркурии: это ямы». Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 28 апреля 2014 г.. Получено 16 февраля 2012.
  7. ^ «Меркурий: ключ к эволюции планет земной группы». Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 4 сентября 2014 г.. Получено 18 февраля 2012.
  8. ^ а б "Странно смещенное магнитное поле Меркурия". Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 12 декабря 2012 г.. Получено 18 февраля 2012.
  9. ^ а б c d е ж грамм П. Д. Спудис (2001). «Геологическая история Меркурия». Семинар по ртути: космическая среда, поверхность и интерьер, Чикаго: 100. Bibcode:2001mses.conf..100S.
  10. ^ Шига, Дэвид (30 января 2008 г.). «На поверхности Меркурия найден причудливый паучий шрам». Новостной сервис NewScientist.com.
  11. ^ Шульц, Питер Х .; Голт, Дональд Э. (1975). «Сейсмические эффекты от крупных бассейновых образований на Луне и ртути». Луна. 12 (2): 159–177. Дои:10.1007 / BF00577875.
  12. ^ «Наложение цвета на кратер Праксителя». Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 26 июня 2015 г.. Получено 16 февраля 2012.
  13. ^ "Недавно изображенный кратер ямы". Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал 26 июня 2015 г.. Получено 16 февраля 2012.
  14. ^ а б c Р.Дж. Вагнер; и другие. (2001). «Применение обновленной модели хронологии ударных кратеров во временной стратиграфической системе Меркурия». Семинар по ртути: космическая среда, поверхность и интерьер, Чикаго: 106. Bibcode:2001mses.conf..106W.
  15. ^ Дзурисин, Д. (1978). «Тектоническая и вулканическая история ртути по результатам исследований уступов, хребтов, впадин и других очертаний». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 83 (B10): 4883–4906. Дои:10.1029 / JB083iB10p04883.
  16. ^ Van Hoolst, T .; Джейкобс, К. (2003). «Приливы Меркурия и внутреннее строение». Журнал геофизических исследований: планеты. 108 (E11): 5121. Дои:10.1029 / 2003JE002126.
  17. ^ «Лед на Меркурии». Национальный центр данных по космической науке. Получено 16 февраля 2012.
  18. ^ Холл, Шеннон (24 марта 2020 г.). «Жизнь на планете Меркурий?« Это не совсем орех »- новое объяснение беспорядочного ландшафта скалистого мира открывает возможность того, что в нем могли быть ингредиенты для обитания». Нью-Йорк Таймс. Получено 26 марта 2020.
  19. ^ Roddriquez, J. Alexis P .; и другие. (16 марта 2020 г.). «Хаотические территории Меркурия раскрывают историю удержания и потери планетарных летучих веществ в самой внутренней части Солнечной системы». Научные отчеты. 10 (4737). Дои:10.1038 / s41598-020-59885-5. Получено 26 марта 2020.
  • Звездная дата, Путеводитель по Солнечной системе. Publicación de la University of Texas в Обсерватории Остина Макдональда
  • Наша Солнечная система, геологический снимок. НАСА (NP-157). Май 1992 г.
  • Фотография: Меркурий. НАСА (LG-1997-12478-HQ)
  • Эта статья во многом опирается на соответствующая статья в Испаноязычная Википедия, доступ к которому был осуществлен в версии от 26 июня 2005 г.

Оригинальные ссылки для испанской статьи

  • Ciencias de la Tierra. Una Introducción a la Geología Física (Науки о Земле, Введение в физическую геологию), Эдвард Дж. Тарбак и Фредерик К. Лутгенс. Прентис Холл (1999).
  • «Hielo en Mercurio» («Лед на Меркурии»). El Universo, Enciclopedia de la Astronomía y el Espacio («Вселенная, энциклопедия астрономии и космоса»), редакция Planeta-De Agostini, с. 141–145. Том 5. (1997)

внешняя ссылка