Вторичный кратер
Вторичные кратеры — это ударные кратеры, образованные выбросом , выброшенным из более крупного кратера. Иногда они образуют радиальные цепочки кратеров . Кроме того, вторичные кратеры часто рассматриваются как скопления или лучи, окружающие первичные кратеры. Изучение вторичных кратеров резко возросло примерно в середине двадцатого века, когда исследователи, изучающие поверхностные кратеры с целью прогнозирования возраста планетарных тел, поняли, что вторичные кратеры искажают статистику количества кратеров на теле . [ 1 ]
Формирование
[ редактировать ]Когда внеземной объект, движущийся по скорости, сталкивается с относительно неподвижным телом, образуется ударный кратер. Первоначальные кратеры, образовавшиеся в результате столкновения, известны как первичные кратеры или ударные кратеры . Материал, выброшенный из первичных кратеров, может образовывать вторичные кратеры (вторичные) при нескольких условиях: [ 2 ]
- Первичные кратеры уже должны присутствовать.
- Гравитационное ускорение внеземного тела должно быть достаточно большим, чтобы выбросить выброшенный материал обратно к поверхности.
- Скорость, с которой выброшенный материал возвращается к поверхности тела, должна быть достаточно большой, чтобы образовался кратер.
Если выброшенный материал находится в атмосфере, например, на Земле, Венере или Титане, тогда труднее сохранять достаточно высокую скорость для создания вторичных ударов. Аналогично, тела с более высокой скоростью обновления поверхности, такие как Ио, также не имеют кратеров на поверхности. [ 2 ]
Самовторичный кратер
[ редактировать ]Самовторичные кратеры — это кратеры, которые образуются из выброшенного материала первичного кратера, но выбрасываются под таким углом, что выброшенный материал оказывает воздействие внутри самого первичного кратера. Самовторичные кратеры вызвали много споров среди ученых, которые раскапывают поверхности кратеров с целью определить их возраст на основе состава и расплавленного материала. Наблюдаемая особенность Тихо была интерпретирована как морфология вторичного кратера, известная как палимпсесты . [ 3 ] [ 4 ]
Появление
[ редактировать ]Вторичные кратеры образуются вокруг первичных кратеров. [ 2 ] Когда в результате удара по поверхности образуется первичный кратер, ударные волны от удара вызовут напряжение на поверхности вокруг круга удара, образуя круглый внешний гребень вокруг круга удара. Выбросы от этого первоначального удара выбрасываются вверх из круга удара под углом к окружающей области гребня удара. Это одеяло выброса , или широкая область воздействия выброшенного материала, окружает кратер. [ 5 ]
Цепочки и кластеры
[ редактировать ]
Вторичные кратеры могут проявляться как единичные кратеры небольшого размера, похожие на первичный кратер с меньшим радиусом, или как цепочки и скопления. Цепь вторичных кратеров — это просто ряд или цепочка вторичных кратеров, расположенных рядом друг с другом. Аналогично, кластер — это совокупность вторичных объектов, расположенных рядом друг с другом. [ 6 ]
-
Группа вторичных кратеров на Марсе, снимок HiRISE
Отличительные факторы первичных и вторичных кратеров
[ редактировать ]Энергия удара
[ редактировать ]Первичные кратеры образуются в результате высокоскоростных ударов, основные ударные волны которых должны превышать скорость звука в целевом материале. Вторичные кратеры возникают при более низких скоростях удара. Однако они все равно должны происходить на достаточно высоких скоростях, чтобы вызвать нагрузку на тело-мишень и привести к результатам деформации, превышающим пределы упругости, то есть вторичные снаряды должны пробить поверхность. [ 2 ]
Отличить первичные воронки от вторичных воронок становится все труднее, когда снаряд трескается и разваливается перед ударом. Это зависит от условий в атмосфере, а также от скорости и состава снаряда. Например, снаряд, попавший в Луну, скорее всего, попадет в цель; тогда как, если он ударится о Землю, он будет замедлен и нагрет из-за входа в атмосферу , возможно, распадется. В этом случае меньшие куски, теперь отделенные от большого ударного тела, могут удариться о поверхность планеты в области за пределами первичного кратера, где после первичного удара о поверхность появляется множество вторичных кратеров. [ 7 ]
Угол удара
[ редактировать ]Для первичных ударов, исходя из геометрии, наиболее вероятный угол удара между двумя объектами составляет 45°, а за пределами диапазона 30–60° распределение быстро падает. [ 8 ] Замечено, что угол удара мало влияет на форму первичных кратеров, за исключением случаев ударов под малым углом, когда результирующая форма кратера становится менее круглой и более эллиптической. [ 9 ] Угол первичного удара гораздо сильнее влияет на морфологию (форму) вторичных ударов. Эксперименты, проведенные в лунных кратерах, показывают, что угол выброса является максимальным для выбросов на ранней стадии, тех, которые выбрасываются в результате первичного удара в самые ранние моменты, и что угол выброса уменьшается со временем для выбросов на поздней стадии. Например, первичный удар, вертикальный по отношению к поверхности тела, может привести к углам выброса на ранней стадии 60–70 °, а на поздней стадии углы выброса уменьшаются почти до 30 °. [ 2 ]
Тип цели
[ редактировать ]цели Механические свойства реголита (существующих рыхлых пород) будут влиять на угол и скорость выброса от первичных ударов. Были проведены исследования с использованием моделирования, которые предполагают, что реголит целевого тела снижает скорость выброса. На размеры и морфологию вторичных кратеров также влияет распределение размеров горных пород в реголите целевого тела. [ 2 ] [ 10 ]
Тип снаряда
[ редактировать ]Расчет глубины вторичного кратера можно сформулировать исходя из плотности целевого тела. Исследования Нёрдлингер-Риса в Германии и блоков выбросов, окружающих края лунных и марсианских кратеров, показывают, что фрагменты выбросов, имеющие одинаковую плотность, вероятно, будут иметь одинаковую глубину проникновения, в отличие от выбросов различной плотности, создающих удары различной глубины, такие как первичные выбросы. ударники, то есть кометы и астероиды . [ 2 ]
Размер и морфология
[ редактировать ]Размер вторичного кратера определяется размером родительского первичного кратера. Первичные кратеры могут иметь ширину от микроскопических до тысяч километров. Морфология первичных кратеров варьируется от чашеобразной до крупных и широких котловин, где многокольцевые структуры наблюдаются . В морфологии этих кратеров доминируют два фактора: прочность материала и гравитация. Чашеобразная морфология предполагает, что топография поддерживается прочностью материала, в то время как топография бассейнообразных кратеров преодолевается гравитационными силами и разрушается до плоскостности. Морфология и размер вторичных кратеров ограничены. Вторичные кратеры имеют максимальный диаметр <5% от родительского первичного кратера. [ 2 ] Размер вторичного кратера также зависит от его расстояния от первичного. Морфология вторичных клеток проста, но своеобразна. Вторичные клетки, формирующиеся ближе к первичным, кажутся более эллиптическими и имеют меньшую глубину. Они могут образовывать лучи или цепочки кратеров. Более удаленные вторичные элементы по своей округлости похожи на свои родительские первичные, но их часто можно увидеть в виде массива кластеров. [ 2 ]
Возрастные ограничения из-за вторичных кратеров
[ редактировать ]Ученые уже давно собирают данные об ударных кратерах, исходя из наблюдений, что кратеры присутствуют по всей территории Солнечной системы . [ 11 ] В частности, ударные кратеры изучаются с целью оценки возраста, как относительного, так и абсолютного, поверхности планет. Датирование рельефа планет по плотности кратеров превратилось в тщательную методику, однако ею управляют три ключевых предположения: [ 2 ]
- кратеры существуют как независимые, случайные явления.
- Известно частотное распределение размеров (SFD) первичных кратеров.
- Скорость образования кратеров относительно времени известна.
Фотографии, сделанные во время известных лунных и марсианских миссий, предоставили ученым возможность подсчитывать и регистрировать количество наблюдаемых кратеров на каждом теле. Эти базы данных по подсчету кратеров дополнительно сортируются в соответствии с размером, глубиной, морфологией и расположением каждого кратера. [ 12 ] [ 13 ] Наблюдения и характеристики как первичных, так и вторичных кратеров используются для выделения ударных кратеров внутри небольшого скопления кратеров, которые характеризуются как скопления кратеров диаметром ≤1 км. К сожалению, исследования возраста, основанные на этих базах данных кратеров, ограничены из-за загрязнения вторичных кратеров. Ученым сложно выделить из подсчета все вторичные кратеры, поскольку они дают ложную уверенность в статистической достоверности. [ 12 ] Загрязнение вторичными образованиями часто неправильно используется для расчета возрастных ограничений из-за ошибочных попыток использовать небольшие кратеры для датирования небольших участков поверхности. [ 2 ]
возникновение
[ редактировать ]Вторичные кратеры распространены на скалистых телах Солнечной системы с тонкой атмосферой или без нее, таких как Луна и Марс, но редко встречаются на объектах с плотной атмосферой, таких как Земля или Венера. Однако в исследовании, опубликованном в Бюллетене Геологического общества Америки, авторы описывают поле вторичных ударных кратеров, которые, по их мнению, образовались из материала, выброшенного в результате более крупного первичного удара метеорита около 280 миллионов лет назад. Предполагается, что главный кратер находится где-то между округами Гошен и Ларами в Вайоминге и округами Баннер, Шайенн и Кимбалл в Небраске . [ 14 ] [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Роббинс, Стюарт Дж; Хайнек, Брайан М. (8 мая 2014 г.). «Вторичное кратерное население Марса». Письма о Земле и планетологии . 400 (400): 66–76. Бибкод : 2014E&PSL.400...66R . дои : 10.1016/j.epsl.2014.05.005 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Макьюэн, Альфред С.; Бирхаус, Эдвард Б. (31 января 2006 г.). «Важность вторичных кратеров для возрастных ограничений на поверхностях планет». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 34 : 535–567. Бибкод : 2006AREPS..34..535M . doi : 10.1146/annurev.earth.34.031405.125018 .
- ^ Плешиа, JB (2015). «Лунные кратеры формируются на расплавленных листах – Происхождение и значение вторичного образования кратеров и хронология» (PDF) . Проверено 2 марта 2015 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Плешиа, Дж.Б.; Робинсон, М.С. (2015). «Лунные вторичные кратеры: последствия образования кратеров и хронологии» (PDF) . 46-я ежегодная конференция по науке о Луне и планетах (1832 г.): 2535. Бибкод : 2015LPI....46.2535P . Проверено 2 марта 2015 г.
- ^ Дэвид Дарлинг. «выбросить одеяло» . Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических аппаратов . Проверено 7 августа 2007 г.
- ^ «Вторичный кратер» (PDF) . 2006 год . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ Барт, Гвендолин Д.; Мелош, HJ (6 апреля 2007 г.). «Использование лунных валунов для различения первичных ударных кратеров от отдаленных вторичных» . Письма о геофизических исследованиях . 34 (7): L07203. Бибкод : 2007GeoRL..34.7203B . дои : 10.1029/2007GL029306 . S2CID 106395684 .
- ^ Гилберт, Гроув Карл (апрель 1893 г.). Лицо Луны, исследование происхождения ее черт . Вашингтон: Философское общество Вашингтона. стр. 3843–75 . Проверено 1 марта 2015 г.
- ^ Голт, Дональд Э; Ведекинд, Джон А. (13 марта 1978 г.). «Экспериментальные исследования косого удара». Конференция по науке о Луне и планетах . 3 (9): 3843–3875.
- ^ Руководитель, Джеймс Н.; Мелош, Х. Джей; Иванов, Борис А (7 ноября 2002 г.). «Запуск марсианского метеорита: высокоскоростной выброс из малых кратеров» . Наука . 298 (5599): 1752–56. Бибкод : 2002Sci...298.1752H . дои : 10.1126/science.1077483 . ПМИД 12424385 . S2CID 2969674 .
- ^ Сяо, Чжиюн; Стром, Роберт Дж. (июль 2012 г.). «Проблемы определения относительного и абсолютного возраста с использованием небольшого количества кратеров». Икар . 220 (1): 254–267. Бибкод : 2012Icar..220..254X . дои : 10.1016/j.icarus.2012.05.012 .
- ^ Jump up to: а б Роббинс, Стюарт Дж; Хайнек, Брайан М; Лиллис, Роберт Дж; Боттке, Уильям Ф. (июль 2013 г.). «История крупных ударных кратеров Марса: влияние различных методов моделирования возраста кратеров» (PDF) . Икар . 225 (1): 173–184. Бибкод : 2013Icar..225..173R . дои : 10.1016/j.icarus.2013.03.019 .
- ^ «Поиск в базе данных марсианских кратеров» . Поиск в базе данных марсианских кратеров . Проверено 29 марта 2015 г.
- ^ Джон Келви (16 февраля 2022 г.) Ученые обнаруживают на Земле луноподобные кратеры ; Независимый
- ^ Томас Кенкманн и др. (11 февраля 2022 г.) Вторичные кратеры на Земле ; Бюллетень GSA , GeoScienceWorld