Зубчатая топография
Зубчатая топография распространена в средних широтах Марса, между 45° и 60° северной и южной широты. Это особенно заметно в регионе Utopia Planitia . [1] [2] в северном полушарии и в районе Пенея и Амфитриты Патеры. [3] [4] в южном полушарии. Такая топография состоит из неглубоких впадин без оправы с зубчатыми краями, обычно называемых «зубчатыми впадинами» или просто «гребешками». Фестончатые впадины могут быть изолированными или сгруппированными, а иногда и сливаться. Типичная зубчатая депрессия имеет пологий склон, обращенный к экватору, и более крутой уступ, обращенный к полюсу. [5] Эта топографическая асимметрия, вероятно, связана с различиями в инсоляции . Считается, что зубчатые впадины образуются в результате удаления подповерхностного материала, возможно, порового льда, путем сублимации (прямого перехода материала из твердой фазы в газовую фазу без промежуточной жидкой стадии). Возможно, этот процесс происходит и сейчас. [6] Эта топография может иметь большое значение для будущей колонизации Марса, поскольку может указывать на отложения чистого льда. [7]
Исследование, опубликованное в журнале «Икар», показало, что формы рельефа с зубчатой топографией могут быть созданы в результате подповерхностной потери водяного льда в результате сублимации в нынешних условиях марсианского климата в течение периодов в десятки тысяч марсианских лет. Считается, что зубчатые впадины начинаются с небольшого триггера, такого как небольшой удар, локальное потемнение, эрозия или трещины в результате теплового сжатия. Трещины часто встречаются на богатых льдом землях Земли. Их модель предсказывает, что эти зубчатые впадины будут развиваться, когда в земле будет большое количество чистого льда, глубиной до многих десятков метров. Таким образом, фестончатые образования могут служить маркерами крупных залежей чистого льда. Лед внутри и вокруг зубчатого рельефа находится не только в порах земли, это избыточный лед, вероятно, чистотой 99%, как было обнаружено миссией Феникс . [8] [9] [10] Неглубокий подповерхностный радар ( SHARAD ) на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата может обнаруживать богатые льдом слои только в том случае, если их толщина превышает 10–20 метров на обширных территориях; [11] он обнаружил лед в районе зубчатого рельефа. [7] [12]
Детали формирования фестончатого рельефа еще прорабатываются. Одно исследование, опубликованное в 2016 году в журнале Icarus, предлагает пятиэтапный процесс.
- Серьезные изменения в наклоне планеты меняют климат. Это изменение климата приводит к образованию ледяной мантии.
- Различные условия вызывают таяние или испарение мантии.
- Талая вода движется в земле, по крайней мере, на глубину зубчатых впадин.
- При замерзании и таянии льда образуются массы льда (ледяные линзы).
- При следующем изменении наклона климат меняется, и массы льда сублимируются, что приводит к образованию зубчатых впадин. [13]
В Utopia Planitia ряд криволинейных гребней, параллельных уступу, выгравирован на дне больших зубчатых впадин, возможно, представляющих разные стадии эрозии уступа. [1] Недавно другие исследователи выдвинули идею, что хребты представляют собой вершины слоев. [14] Иногда поверхность вокруг зубчатого рельефа или зубчатого рельефа представляет собой « узорчатый грунт », характеризующийся регулярным рисунком многоугольных трещин. Эти закономерности указывают на то, что поверхность подверглась напряжению, возможно, вызванному оседанием, высыханием или тепловым сжатием. [15] Такие закономерности распространены в перигляциальных областях Земли. Зубчатые ландшафты Utopia Planitia представляют собой полигональные элементы разного размера: маленькие (около 5–10 м в поперечнике) на уступе и более крупные (30–50 м в поперечнике) на окружающих ландшафтах. Эти масштабные различия могут указывать на локальные различия в концентрации подземного льда. [1]
Обнаружение подземного льда
[ редактировать ]22 ноября 2016 года НАСА сообщило об обнаружении большого количества подземного льда в районе Утопия Планиция на Марсе. По оценкам, объем обнаруженной воды эквивалентен объему воды в озере Верхнее . [16] [17] [18]
Расчеты объема водяного льда в этом регионе были основаны на измерениях с помощью георадара на марсианском разведывательном орбитальном аппарате под названием SHARAD .
По данным, полученным с помощью SHARAD, диэлектрическую проницаемость определяли , или диэлектрическую проницаемость. Это было обнаружено по степени проникновения радара в отражатель на дне слоя льда. Глубина отражателя была определена путем изучения фотографий этого места в высоком разрешении. В некоторых местах в богатом льдом слое были бреши или окна. Топографические карты MOLA показали глубину. Верхняя часть богатого льдом слоя имела многоугольники, зубчатые впадины и эксгумированные кратеры, которые, как полагают, указывают на лед. [19] На дне провала была совершенно другая поверхность, другого цвета и полная кратеров; это был отражатель, который был виден на изображениях радара. Диэлектрическая проницаемость, усредненная по всей площади, оказалась равной 2,8. Твердый водяной лед будет иметь диэлектрическую проницаемость 3,0–3,2. Базальтовая порода, широко распространенная на Марсе, даст 8. Поэтому, используя тройную диаграмму из статьи Али Брамсона и др., Исследователи решили, что богатый льдом слой представляет собой смесь, состоящую на 50–80% из водяного льда, 0–30% каменистое содержание, пористость 15–50%. [20] [21] [22]
Галерея
[ редактировать ]
Зубчатая местность в Пенеус Патера, вид HiRISE . Зубчатый рельеф довольно распространен в некоторых районах Марса. Изображение из четырехугольника Ноахиса .
Перигляциальные формы в Утопии, как видно с помощью HiRISE , демонстрируют узорчатую поверхность и зубчатый рельеф. Изображение в четырехугольнике Касиуса .
Безумная долина , вид HiRISE , демонстрирует зубчатый рельеф. Изображение справа представляет собой увеличенную часть другого изображения. Изображение в четырехугольнике Эллады .
Зубчатая земля, вид HiRISE в программе HiWish.
Зубчатая земля крупным планом, вид HiRISE в программе HiWish . Поверхность разделена на полигоны; эти формы распространены там, где земля замерзает и оттаивает. Примечание: это увеличение предыдущего изображения.
Зубчатая земля, вид HiRISE в программе HiWish.
Крупный план зубчатой земли, вид HiRISE в рамках программы HiWish. Поверхность разделена на полигоны; эти формы распространены там, где земля замерзает и оттаивает. Примечание: это увеличение предыдущего изображения.
Этапы формирования гребешка, как видно с помощью HiRISE. Местоположение — четырёхугольник Эллады .
Перигляциальные гребешки и полигоны, вид HiRISE в рамках программы HiWish.
Возможный вариант зубчатого рельефа во впадинах с прямыми южными стенами, как видно с помощью HiRISE в рамках программы HiWish. Рамка указывает на увеличенную часть на изображениях ниже. Изображение расположено в четырехугольнике Диакрии в кратере Миланкович .
Увеличенное изображение углубления с прямыми стенками, полученное HiRISE в рамках программы HiWish. Обратите внимание, что южная стена темнее северной.
Дальнейшее увеличение изображения выше, как его видит HiRISE в программе HiWish.
Многоугольники с низким центром, показанные стрелками, как видно с помощью HiRISE в программе HiWish. Изображение было увеличено с помощью HiView.
Многоугольники с высоким центром, показанные стрелками, как видно HiRISE в программе HiWish. Изображение увеличено с помощью HiView.
Зубчатая местность, помеченная как многоугольниками с низким центром, так и многоугольниками с высоким центром, как видно с помощью HiRISE в программе HiWish. Изображение увеличено с помощью HiView.
Зубчатая местность, вид HiRISE в программе HiWish. Местоположение — четырехугольник Касиуса .
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 Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Лефорт, А.; Рассел, П.; Томас, Н.; МакИвен, А.С.; Дандас, CM; Кирк, Р.Л. (2009). «Наблюдения HiRISE за перигляциальными формами рельефа в Utopia Planitia» . Журнал геофизических исследований . 114 (Е4): E04005. Бибкод : 2009JGRE..114.4005L . дои : 10.1029/2008JE003264 .
- ^ Моргенштерн А., Хаубер Э., Рейсс Д., ван Гасселт С., Гросс Г., Ширрмайстер Л. (2007): Отложение и деградация богатого летучими веществами слоя в Utopia Planitia и последствия для истории климата на Марсе. Журнал геофизических исследований: Планеты 112, E06010.
- ^ Лефорт, А.; Рассел, П.; Томас, Н. (2009). «Земчатые рельефы в районе Пенея и Амфитриты Патеры на Марсе, наблюдения HiRISE». Икар . 205 (1): 259–268. Бибкод : 2010Icar..205..259L . дои : 10.1016/j.icarus.2009.06.005 .
- ^ Занетти М., Хизингер Х., Рейсс Д., Хаубер Э. и Нойкум Г. (2009), «Развитие зубчатой депрессии на Малеа Планум и южной стене бассейна Эллады, Марс» , 40-е лунное событие и планетарная научная конференция, тезисы 2178
- ^ «HiRISE | Изрытые формы рельефа на равнине Южной Эллады (ESP_038821_1235)» .
- ^ «Зубчатая топография кратера Пеней Патера» . Операционный центр HiRISE. 28 февраля 2007 г. Проверено 24 ноября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Дандас, К.; Брирн, С.; МакИвен, А. (2015). «Моделирование развития марсианских сублимационных термокарстовых форм рельефа» . Икар . 262 : 154–169. Бибкод : 2015Icar..262..154D . дои : 10.1016/j.icarus.2015.07.033 .
- ^ Смит, П.; и др. (2009). «H 2 O на посадочной площадке Феникса». Наука . 325 (5936): 58–61. Бибкод : 2009Sci...325...58S . дои : 10.1126/science.1172339 . ПМИД 19574383 . S2CID 206519214 .
- ^ Меллон, М.; и др. (2009). «Подземный лед на месте посадки Феникса: состояние устойчивости и происхождение» . Дж. Геофиз. Рез . 114 (53): Е00Е07. Бибкод : 2009JGRE..114.0E07M . дои : 10.1029/2009JE003417 .
- ^ Калл, С; и др. (2010). «Состав подземных льдов на месте посадки Марса Феникса» . Геофиз. Рез. Летт . 37 (24): L24203. Бибкод : 2010GeoRL..3724203C . дои : 10.1029/2010GL045372 .
- ^ Сеу, Р.; и др. (2007). «Радар зондирования ШАРАД на марсианском разведывательном орбитальном аппарате» . Дж. Геофиз. Рез . 112 (Е5): E05S05. Бибкод : 2007JGRE..112.5S05S . дои : 10.1029/2006JE002745 .
- ^ Стурман, К. и др. 2016. Отражатели SHARAD в Utopia Planitia, SHARAD обнаружение и характеристика подземных отложений водяного льда в Utopia Planitia, Марс. Письма о геофизических исследованиях, том 43, выпуск 18, 28 сентября 2016 г., страницы 9484–9491.
- ^ Соаре, Р. и др. 2016. Богатые льдом (перигляциальные) и ледяные (ледниковые) впадины в регионе Аргир, Марс: предлагаемая дихотомия форм рельефа для холодного климата: 282, 70-83.
- ^ Сежурн, А.; и др. (2012). «Свидетельства существования эоловой богатой льдом и многослойной вечной мерзлоты в Утопической равнине на Марсе». Икар . 60 (1): 248–254. Бибкод : 2012P&SS...60..248S . дои : 10.1016/j.pss.2011.09.004 .
- ^ «Зубчатые впадины с пластами на северных равнинах» . Операционный центр HiRISE. 28 февраля 2007 г. Проверено 24 ноября 2014 г.
- ^ Персонал (22 ноября 2016 г.). «Зубчатая местность привела к обнаружению погребенного льда на Марсе» . НАСА . Проверено 23 ноября 2016 г.
- ^ «Озеро замерзшей воды размером с Нью-Мексико обнаружено на Марсе – НАСА» . Регистр . 22 ноября 2016 года . Проверено 23 ноября 2016 г.
- ^ «Марсианские ледяные отложения содержат столько же воды, сколько озеро Верхнее» . НАСА. 22 ноября 2016 года . Проверено 23 ноября 2016 г.
- ^ Стурман, К. и др. 2014. «Отражатели Шарада на равнине Утопия, Марс, соответствуют обширному толстому подземному льду». 45-я конференция по наукам о Луне и планетах .
- ^ Брэмсон, А. и др. 2015. Широко распространенный избыток льда на равнине Аркадия, Марс. Письма о геофизических исследованиях: 42, 6566-6574.
- ^ «Широко распространенный толстый водяной лед обнаружен на Планиции Утопия, Марс | Кэсси Стурман» . Архивировано из оригинала 30 ноября 2016 г. Проверено 29 ноября 2016 г.
- ^ Стурман, К. и др. 2016. Обнаружение и характеристика подземных отложений водяного льда SHARAD в Utopia Planitia, Марс. Письма о геофизических исследованиях: 43, 9484_9491.
