Марсианская дихотомия
Наиболее заметной особенностью Марса является резкий контраст, известный как марсианская дихотомия , между южным и северным полушариями. География двух полушарий различается по высоте от 1 до 3 км. Средняя толщина марсианской коры составляет 45 км, из них 32 км в северной низменности и 58 км в южной части высокогорья.
Граница между двумя регионами местами довольно сложная. Один отличительный тип топографии называется резной местностью . [1] [2] [3] Здесь есть холмы, выступы и долины с плоским дном и стенами высотой около мили. Вокруг многих столовых гор и выступов расположены лопастные обломки , которые, как выяснилось, представляют собой каменные ледники . [4] [5] [6] [7]
Множество крупных долин, образованных лавой, извергнутой вулканами Марса, прорезали эту дихотомию. [8] [9] [10] [11]
Граница марсианской дихотомии включает области, называемые Deuteronilus Mensae , Protonilus Mensae и Nilosyrtis Mensae . Все три региона были тщательно изучены, поскольку они содержат формы рельефа, предположительно образовавшиеся в результате движения льда. [12] [13] или палеобереговые линии , предположительно образовавшиеся в результате вулканической эрозии. [14] В переходной зоне Terra Cimmeria – Nepenthes Mensae граница дихотомии характеризуется уступом с местным рельефом около 2 км и взаимосвязанными замкнутыми впадинами СЗ-ЮВ простирания у подножия дихотомии, вероятно, связанными с тектоникой растяжения . [15]
Северные низменности составляют около одной трети поверхности Марса и являются относительно плоскими, с таким же количеством ударных кратеров, как и в южном полушарии. [16] Остальные две трети марсианской поверхности — это высокогорья южного полушария. Разница высот между полушариями огромна. Были предложены три основные гипотезы происхождения дихотомии земной коры: эндогенная (в результате мантийных процессов), одиночный удар или множественный удар. Обе гипотезы, связанные со столкновением, включают процессы, которые могли произойти до окончания первичной бомбардировки, подразумевая, что дихотомия коры зародилась в начале истории Марса.
Источник
[ редактировать ]
Гипотеза единого воздействия
[ редактировать ]Одиночный мегаудар вызвал бы очень большую круглую депрессию в земной коре. Предполагаемая депрессия получила название « Бассейн Бореалис» . Однако большинство оценок формы территории низменности дают форму, местами резко отклоняющуюся от круглой. [17] Дополнительные процессы могут создать эти отклонения от цикличности. Кроме того, если предполагаемый бассейн Бореалиса представляет собой впадину, образовавшуюся в результате удара, это будет самый большой ударный кратер, известный в Солнечной системе. Объект такого размера мог столкнуться с Марсом где-то в процессе аккреции Солнечной системы.
Ожидается, что удар такой силы привел бы к образованию слоя выброса, который должен был быть обнаружен в районах вокруг низменности и генерировать достаточно тепла для образования вулканов. Однако, если удар произошел около 4,5 млрд лет назад (миллиарды лет назад), эрозия могла бы объяснить отсутствие покрова выбросов, но не могла бы объяснить отсутствие вулканов. Кроме того, мегаудар мог разбросать большую часть обломков в космическое пространство и по всему южному полушарию. Геологические свидетельства обломков могли бы обеспечить очень убедительное подтверждение этой гипотезы.Исследование 2008 года [18] провел дополнительные исследования в области теории единственного гигантского удара в северном полушарии. В прошлом отслеживание границ воздействия было затруднено из-за наличия вулканического поднятия Фарсис . Вулканическое поднятие Тарсис погребло часть предполагаемой границы дихотомии под 30 км базальта. Исследователи из Массачусетского технологического института и Лаборатории реактивного движения в CIT смогли использовать гравитацию и топографию Марса, чтобы определить местоположение дихотомии под поднятием Фарсиса, создав таким образом эллиптическую модель границы дихотомии. Эллиптическая форма бассейна Бореалис способствовала гипотезе северного одиночного удара. [19] [20] как переиздание оригинальной теории [21] опубликовано в 1984 году.
Однако этой гипотезе была противопоставлена новая гипотеза о гигантском столкновении с южным полюсом Марса большого объекта, который расплавил южное полушарие Марса, который после рекристаллизации образует более толстую кору по сравнению с северным полушарием и, таким образом, дает наблюдался подъем к дихотомии земной коры. [22] Возможно, это также вызвало срабатывание магнитного поля планеты. [23] Открытие двенадцати вулканических рядов подтверждает эту новую гипотезу. [11] Первоначально предполагаемый размер ударяющегося тела, необходимый для этого сценария, был размером с Луну. [24] [25] но более поздние исследования отдают предпочтение снаряду меньшего размера, радиусом 500–750 км. [26]
Гипотеза эндогенного происхождения
[ редактировать ]Считается, что тектонические процессы плит могли быть активными на Марсе в начале истории планеты. [27] Известно, что крупномасштабное перераспределение материала литосферной коры вызвано тектоническими процессами плит на Земле. Хотя до сих пор не совсем ясно, как мантийные процессы влияют на тектонику плит на Земле, считается, что мантийная конвекция участвует в ней в виде ячеек или плюмов. Поскольку эндогенные процессы на Земле еще до конца не изучены, изучение подобных процессов на Марсе весьма затруднительно.Дихотомия могла возникнуть во время создания марсианского ядра. Примерно круглую форму низменности можно было бы тогда объяснить плюмовым переворотом первого порядка, который мог произойти в процессе быстрого формирования ядра. Есть свидетельства внутренних тектонических событий в окрестностях низменности, которые явно произошли в конце ранней фазы бомбардировок.
Исследование 2005 года [28] предполагает, что мантийная конвекция первой степени могла создать дихотомию. Мантийная конвекция первой степени — это конвективный процесс, при котором в одном полушарии доминируетапвеллинг, в то время как другое полушарие опускается.Одним из свидетельств является обилие обширных трещиноватости и вулканической деятельности в период от позднего Ноаха до раннего Геспера . Противоположным аргументом эндогенной гипотезы является возможность возникновения этих тектонических событий в Бореалисском бассейне вследствие постударного ослабления земной коры.Для дальнейшего подтверждения гипотезы эндогенного происхождения необходимы геологические доказательства разломов и изгибов земной коры до окончания первичной бомбардировки.
Однако отсутствие тектоники плит на Марсе ослабляет эту гипотезу. [29] [30]
Гипотеза множественного воздействия
[ редактировать ]Гипотеза множественного воздействия подтверждается корреляцией сегментов дихотомии с краями нескольких крупных импактных бассейнов. Но за пределами этих ударных бассейнов существуют большие части бассейна Бореалис. Если бы марсианские низменности образовались из многочисленных котловин, то их внутренние выбросы и края должны были бы возвышаться над возвышенностями. Края и покровы выбросов низменных ударных кратеров все еще находятся намного ниже возвышенностей. В низменностях также есть области, которые находятся за пределами каких-либо бассейнов удара. Эти области должны быть перекрыты многочисленными покровами выбросов и должны находиться на высотах, аналогичных исходной поверхности планеты. Очевидно, что это тоже не так.Один из подходов, объясняющих отсутствие одеял выброса, предполагает, что никакого выброса никогда не было. [31] Отсутствие выбросов могло быть вызвано тем, что большой ударник разбросал выбросы в космическое пространство. Другой подход предполагал формирование дихотомии за счет охлаждения на глубине и нагрузки на земную кору в результате более позднего вулканизма.Гипотеза множественного воздействия также статистически невыгодна: маловероятно, что бассейны множественных воздействий возникают и перекрываются преимущественно в северном полушарии.
Атмосфера
[ редактировать ]Атмосфера Марса значительно различается в северном и южном полушариях по причинам, связанным и не связанным с географической дихотомией.
Пыльные бури
[ редактировать ]Более заметно то, что пыльные бури возникают в Южном полушарии гораздо чаще, чем в Северном. Высокое содержание пыли на севере обычно возникает после того, как исключительные южные штормы перерастают в глобальные пыльные бури. [32] Как следствие, непрозрачность (тау) часто выше в южном полушарии. Эффект более высокого содержания пыли заключается в увеличении поглощения солнечного света, что приводит к повышению температуры воздуха.
Прецессия равноденствий
[ редактировать ]Ось вращения Марса, как и многих тел, прецессирует на протяжении миллионов лет. В настоящее время солнцестояния Марса практически совпадают с афелием и перигелием . В результате одно полушарие, Южное, получает больше солнечного света летом и меньше зимой и, следовательно, более экстремальные температуры, чем Северное. Марса В сочетании с гораздо более высоким эксцентриситетом по сравнению с Землей и гораздо более тонкой атмосферой в целом, южные зимы и лета имеют более широкий диапазон, чем на Земле.
Циркуляция Хэдли и летучие вещества
[ редактировать ]Циркуляция Хэдли на Марсе смещена из-за симметрии относительно его экватора. [33] В сочетании с более широким сезонным диапазоном южного полушария (см. выше) это приводит к «поразительной полусферической асимметрии между севером и югом атмосферных и остаточных запасов марсианской ледяной шапки», «а также к нынешней асимметрии между севером и югом. сезонного альбедо ледяной шапки». Атмосфера Марса в настоящее время представляет собой «нелинейный насос воды в северное полушарие Марса». [34]
Интерактивная карта Марса
[ редактировать ]
Интерактивная карта изображений глобальной топографии Марса . Наведите указатель мыши на изображение, чтобы увидеть названия более 60 известных географических объектов, и щелкните, чтобы создать ссылку на них. Цвет базовой карты указывает на относительные высоты , основанные на данных лазерного альтиметра Mars Orbiter, НАСА установленного на Mars Global Surveyor . Белый и коричневый цвета обозначают самые высокие высоты ( от +12 до +8 км ); за ними следуют розовые и красные ( от +8 до +3 км ); желтый – 0 км ; зеленый и синий — это более низкие высоты (до −8 км ). Оси — широта и долгота ; полярные регионы . Отмечаются См. также
[ редактировать ]- Ареография (география Марса) – определение и характеристика марсианских регионов.
- Второзаконие Марса – Марс на Марсе
- Рельефный рельеф - особенность поверхности, характерная для определенных областей Марса.
- Геология Марса - Научное исследование поверхности, коры и недр планеты Марс.
- Ледник – стойкое тело льда, которое движется вниз под действием собственного веса.
- Ледники Марса – внеземные ледяные тела
- Лопастной фартук обломков - Геологические особенности Марса
- Nilosyrtis Mensae - Изрезанная местность в четырехугольнике Касиуса на Марсе.
- Protonilus Mesae - Марсианская равнина
- Вода на Марсе - Исследование прошлой и настоящей воды на Марсе.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Грили, Р. и Дж. Гест. 1987. Геологическая карта восточной экваториальной области Марса, масштаб 1:15 000 000. Геол США. Сер. Разное. Инвестируйте. Карта I-802-B, Рестон, Вирджиния
- ^ Шарп, Р. (1973). «Марс, взволнованный и хаотичный ландшафт» (PDF) . Дж. Геофиз. Рез . 78 (20): 4073–4083. Бибкод : 1973JGR....78.4073S . дои : 10.1029/jb078i020p04073 .
- ^ Уиттен, Доротея С. (1993). Образность и творчество: этноэстетика и миры искусства в Америке . ISBN 978-0-8165-1247-8 .
- ^ Плаут, Дж. и др. 2008. Радиолокационные доказательства наличия льда в лопастных фартуках обломков в среднесеверных широтах Марса. Лунная и планетарная наука XXXIX. 2290.pdf
- ^ Карр, М. 2006. Поверхность Марса. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-87201-0
- ^ Сквайрс, С. (1978). «Марсианская испещренная местность: поток эрозионных обломков». Икар . 34 (3): 600–613. Бибкод : 1978Icar...34..600S . дои : 10.1016/0019-1035(78)90048-9 .
- ^ Киффер, Хью Х. (октябрь 1992 г.). Марс: Карты . ISBN 978-0-8165-1257-7 .
- ^ Леоне, Джованни (01 мая 2014 г.). «Сеть лавовых трубок как источник происхождения Labyrinthus Noctis и Valles Marineris на Марсе». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 277 : 1–8. Бибкод : 2014JVGR..277....1L . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2014.01.011 .
- ^ Леверингтон, Дэвид В. (1 октября 2004 г.). «Вулканические рифы, острова обтекаемой формы и происхождение каналов оттока на Марсе» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 109 (Е10): Е10011. Бибкод : 2004JGRE..10910011L . дои : 10.1029/2004JE002311 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Леверингтон, Дэвид В. (15 сентября 2011 г.). «Вулканическое происхождение каналов оттока Марса: ключевые доказательства и основные последствия». Геоморфология . 132 (3–4): 51–75. Бибкод : 2011Geomo.132...51L . дои : 10.1016/j.geomorph.2011.05.022 . S2CID 26520111 .
- ^ Перейти обратно: а б Леоне, Джованни (01 января 2016 г.). «Выравнивание вулканических образований в южном полушарии Марса, вызванное миграцией мантийных плюмов». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 309 : 78–95. Бибкод : 2016JVGR..309...78L . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2015.10.028 .
- ^ Бейкер, Д.; и др. (2010). «Схемы потоков лопастных обломков и очерченных долин, заполняющих к северу от ям Исмении, Марс: свидетельства обширного оледенения в средних широтах в поздней Амазонке». Икар . 207 (1): 186–209. Бибкод : 2010Icar..207..186B . дои : 10.1016/j.icarus.2009.11.017 .
- ^ «HiRISE — Ледник? (ESP_018857_2225)» . www.uahirise.org . Архивировано из оригинала 30 мая 2017 г.
- ^ Харгитай, Хенрик; Керестури, Акош (2015). Энциклопедия планетарных форм рельефа — Спрингер . дои : 10.1007/978-1-4614-3134-3 . ISBN 978-1-4614-3133-6 . S2CID 132406061 .
- ^ Гарсиа-Арне, Анхель (2023). «Геологическая карта переходной зоны Терра Киммерия-Непентес Менса, Марс - 1: 1,45 миллиона» . Журнал карт . 19 (1). дои : 10.1080/17445647.2023.2227205 .
- ^ Фрей, Х.В. (1 августа 2006 г.). «Ограничения воздействия и хронология основных событий ранней истории Марса» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 111 (Е8): E08S91. Бибкод : 2006JGRE..111.8S91F . дои : 10.1029/2005JE002449 . ISSN 2156-2202 .
- ^ МакГилл, GE; Сквайрс, SW (1991). «Происхождение дихотомии марсианской коры: оценка гипотез». Икар . 93 (2): 386–393. Бибкод : 1991Icar...93..386M . дои : 10.1016/0019-1035(91)90221-e .
- ^ Эндрюс-Ханна, Джеффри С.; Зубер, Мария Т.; Банердт, В. Брюс (2008). «Бассейн Бореалис и происхождение дихотомии марсианской коры». Природа . 453 (7199): 1212–1215. Бибкод : 2008Natur.453.1212A . дои : 10.1038/nature07011 . ПМИД 18580944 . S2CID 1981671 .
- ^ Маринова Маргарита М.; Ааронсон, Одед; Асфауг, Эрик (26 июня 2008 г.). «Мегаударное формирование дихотомии полушария Марса». Природа . 453 (7199): 1216–1219. Бибкод : 2008Natur.453.1216M . дои : 10.1038/nature07070 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 18580945 . S2CID 4328610 .
- ^ Эндрюс-Ханна, Джеффри С.; Зубер, Мария Т.; Банердт, В. Брюс (26 июня 2008 г.). «Бассейн Бореалис и происхождение дихотомии марсианской коры». Природа . 453 (7199): 1212–1215. Бибкод : 2008Natur.453.1212A . дои : 10.1038/nature07011 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 18580944 . S2CID 1981671 .
- ^ Вильгельмс, Дон Э.; Сквайрс, Стивен В. (10 мая 1984 г.). «Дихотомия марсианского полушария может возникнуть из-за гигантского удара». Природа . 309 (5964): 138–140. Бибкод : 1984Natur.309..138W . дои : 10.1038/309138a0 . S2CID 4319084 .
- ^ Леоне, Джованни; Тэкли, Пол Дж.; Геря, Тарас Васильевич; Мэй, Дэйв А.; Чжу, Гуйчжи (28 декабря 2014 г.). «Трехмерное моделирование гипотезы удара южного полярного гиганта, объясняющей происхождение марсианской дихотомии» . Письма о геофизических исследованиях . 41 (24): 2014GL062261. Бибкод : 2014GeoRL..41.8736L . дои : 10.1002/2014GL062261 . ISSN 1944-8007 .
- ^ Леоне, Джованни; Тэкли, Пол Дж.; Геря, Тарас Васильевич; Мэй, Дэйв А.; Чжу, Гуйчжи (28 декабря 2014 г.). «Трехмерное моделирование гипотезы удара южного полярного гиганта, объясняющей происхождение марсианской дихотомии» . Письма о геофизических исследованиях . 41 (24): 2014GL062261. Бибкод : 2014GeoRL..41.8736L . дои : 10.1002/2014GL062261 . ISSN 1944-8007 .
- ^ Леоне, Джованни; Тэкли, Пол Дж.; Геря, Тарас Васильевич; Мэй, Дэйв А.; Чжу, Гуйчжи (28 декабря 2014 г.). «Трехмерное моделирование гипотезы удара южного полярного гиганта, объясняющей происхождение марсианской дихотомии» . Письма о геофизических исследованиях . 41 (24): 2014GL062261. Бибкод : 2014GeoRL..41.8736L . дои : 10.1002/2014GL062261 . ISSN 1944-8007 .
- ^ Голабек, Грегор Дж.; Келлер, Тобиас; Геря, Тарас Васильевич; Чжу, Гуйчжи; Тэкли, Пол Дж.; Коннолли, Джеймс А.Д. (сентябрь 2011 г.). «Происхождение марсианской дихотомии и Фарсиды в результате гигантского удара, вызвавшего массивный магматизм». Икар . 215 (1): 346–357. дои : 10.1016/j.icarus.2011.06.012 .
- ^ Баллантайн, Гарри А.; Юци, Мартин; Голабек, Грегор Дж.; Мишра, Локеш; Ченг, Кар Вай; Розель, Антуан Б.; Тэкли, Пол Дж. (март 2023 г.). «Исследование возможности создания марсианской дихотомии, вызванной ударом» . Икар . 392 : 115395. arXiv : 2212.02466 . дои : 10.1016/j.icarus.2022.115395 .
- ^ Сон (1994). «Марсианская тектоника плит» . Журнал геофизических исследований . 99 (E3): 5639. Бибкод : 1994JGR....99.5639S . дои : 10.1029/94JE00216 .
- ^ Робертс, Джеймс Х.; Чжун, Шицзе (2006). «Конвекция первой степени в мантии Марса и происхождение дихотомии полушарий» . Журнал геофизических исследований . 111 (Е6): E06013. Бибкод : 2006JGRE..111.6013R . дои : 10.1029/2005je002668 .
- ^ Вонг, Тереза; Соломатов, Вячеслав С (2 июля 2015 г.). «К законам масштабирования для инициирования субдукции на планетах земной группы: ограничения двумерного моделирования стационарной конвекции» . Прогресс в науке о Земле и планетах . 2 (1): 18. Бибкод : 2015PEPS....2...18W . дои : 10.1186/s40645-015-0041-x . ISSN 2197-4284 .
- ^ О'Рурк, Джозеф Г.; Коренага, июнь (01 ноября 2012 г.). «Эволюция планеты земной группы в режиме застойной крышки: размерные эффекты и формирование самодестабилизирующейся коры». Икар . 221 (2): 1043–1060. arXiv : 1210.3838 . Бибкод : 2012Icar..221.1043O . дои : 10.1016/j.icarus.2012.10.015 . S2CID 19823214 .
- ^ Фрей, Х.; Шульц, РА (1988). «Крупные ударные бассейны и происхождение мегаударов дихотомии коры Марса». Геофиз. Рез. Летт . 15 (3): 229–232. Бибкод : 1988GeoRL..15..229F . дои : 10.1029/gl015i003p00229 .
- ^ Барлоу, Н. (2008). Марс: введение в его внутреннюю часть, поверхность и атмосферу . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1107644878 . OCLC 232551466 .
- ^ Де Патерис, И., Лиссауэр, Дж. Планетарные науки Издательство Кембриджского университета
- ^ Клэнси, RT; Гроссман, AW; и др. (июль 1996 г.). «Насыщение водяным паром на малых высотах вокруг марсианского афелия: ключ к марсианскому климату?». Икар . 122 (1): 36–62. Бибкод : 1996Icar..122...36C . дои : 10.1006/icar.1996.0108 .
