Подсчет кратеров
Подсчет кратеров — это метод оценки возраста поверхности планеты, основанный на предположении, что, если часть поверхности планеты новая, на ней нет ударных кратеров ; После этого ударные кратеры накапливаются со скоростью, которая считается известной. Следовательно, подсчет количества кратеров разного размера на данной площади позволяет определить, как давно они накопились и, следовательно, как давно образовалась поверхность. Метод был откалиброван с использованием возраста, полученного путем радиометрического датирования образцов, доставленных с Луны миссиями «Луна» и «Аполлон» . [1] Его использовали для оценки возраста областей на Марсе и других планетах, покрытых потоками лавы, областей на Луне, покрытых гигантскими кобылами , а также того, как давно области на ледяных спутниках Юпитера и Сатурна были затоплены новым льдом.
Подсчет кратеров и вторичные кратеры
[ редактировать ]Метод подсчета кратеров требует наличия независимых кратеров. Независимые кратеры представляют собой первичную точку удара о поверхность планеты, а вторичные кратеры представляют собой вторую точку удара о поверхность планеты. [2] Вторичные кратеры («вторичные») — это кратеры, образованные материалом, выкопанным в результате первичного удара, который возвращается на поверхность через несколько секунд или минут. [2] Чтобы отличить первичные и вторичные кратеры, нужно рассмотреть их геометрическое расположение; например, большие кратеры часто имеют лучи вторичных кратеров. [2] Вторичные кратеры иногда можно распознать по их особой форме, отличной от первичных кратеров; это связано с тем, что извлеченный материал движется медленнее и падает под меньшим углом, чем астероиды, прилетающие из космоса и образующие основной кратер. [2]
Точность оценок возраста геологически молодых поверхностей, основанных на подсчете кратеров на Марсе, была поставлена под сомнение из-за образования большого количества вторичных кратеров . В одном случае в результате удара, образовавшего кратер Зунил, образовалось около сотни вторичных кратеров, некоторые из которых находились на расстоянии более 1000 км от первичного удара. [3] Если бы подобные удары также произвели сопоставимое количество вторичных ударов, это означало бы, что определенная область Марса, свободная от кратеров, не была «забрызгана большим, редким первичным кратером», а не пострадала от относительно небольшого количества небольших первичных ударов с момента ее образования. [4] Высокоскоростной выброс, образующийся из независимых кратеров, образует вторичные кратеры, которые также могут напоминать независимые кратеры, загрязняя процессы подсчета, поскольку вторичные кратеры кажутся более круглыми и менее загроможденными, чем типичные вторичные кратеры. [5] Вторичные источники неизбежно будут искажать независимые подсчеты кратеров, что приведет к тому, что некоторые могут усомниться в их эффективности (дополнительную информацию см. в разделе «Критика»).
История
[ редактировать ]Первым ученым, который изучил и подготовил статью, используя подсчет кратеров в качестве индикатора возраста, был Эрнст Эпик , эстонский астроном и астрофизик. [6] Луны Эрнст Эпик использовал метод подсчета кратеров, чтобы датировать Море Дождей возрастом примерно 4,5 миллиарда лет, что было подтверждено изотопными образцами. [6] Этот метод также использовался Джином Шумейкером и Робертом Болдуином и был усовершенствован Биллом Хартманом. [7] Работа Хартмана включает датировку Лунной Кобылы примерно 3,6 миллиарда лет, возраст, который соответствовал изотопным образцам. [7] В последующие годы Герхард Нойкум усовершенствовал этот метод, предложив стабильное воздействие на популяцию в течение периода 4 миллиардов лет из-за неизменной формы распределения кратеров по размерам и частоте. [8] В более поздних работах, включая работу Нойкума и Хартмана, наблюдался переход от лунной поверхности к образованию кратеров на марсианской поверхности. [9] В течение последних десяти лет для датировки геологических образований использовался метод буферного подсчета кратеров. [10] Калибровка, полученная с помощью лунных образцов, доставленных во время шести миссий Аполлона в период с 1969 по 1972 год, по сей день остается неоценимой для дальнейшего совершенствования и совершенствования метода подсчета кратеров, но проводится новая работа по компьютеризации метода подсчета кратеров с использованием алгоритмов обнаружения кратеров. который использует изображения высокого разрешения для обнаружения небольших ударных кратеров. [11] [12]
Критика
[ редактировать ]Хотя в последние годы подсчет кратеров был усовершенствован и стал точным методом определения возраста поверхности планеты, несмотря на отсутствие изотопных образцов, в планетарном научном сообществе существуют разногласия относительно принятия подсчета кратеров как точной и точной формы геохронологии. . На этот метод влияет предположение, что в нулевой момент времени планеты на поверхности не было кратеров, а кратеры, последовавшие за нулевым временем, случайны в пространстве и времени. Его можно с точностью применить только к планетам, на которых тектоническая активность практически отсутствует или практически отсутствует, поскольку постоянное обновление поверхности (как на Земле ) со временем искажает истинное количество кратеров. Механизмы мелкой поверхности, такие как эоловые отложения, эрозия и диффузионная ползучесть, также могут изменить морфологию кратеров, в результате чего поверхность кажется моложе, чем она есть на самом деле. [13] Планеты, сильно покрытые водой или плотной атмосферой, также будут препятствовать точности этого метода, поскольку будут затруднены усилия по наблюдениям. Планеты с плотной атмосферой также заставят падающие метеоры сгорать из-за трения перед столкновением с поверхностью планеты. [14] Каждый день Землю бомбардируют примерно 100 тонн космической пыли, песка и гальки; однако большая часть этого материала сгорает в атмосфере, прежде чем достичь поверхности планеты. [15] Это обычное явление для космического материала размером менее 25 метров, сгорающего из-за трения в атмосфере. [15] Хотя результирующие значения датирования поверхности Луны, полученные Хартманом и Эпиком, действительно иллюстрируют возраст, который соответствует изотопным данным, им потенциально препятствуют систематические ошибки наблюдений и человеческие ошибки. Новые достижения продолжают совершенствовать первоначальный метод.
Приложение
[ редактировать ]Ниже приведен список исследований, в которых используется или касается подсчета кратеров:
- Датирование поверхностей очень молодых планет по статистике кратеров: обзор проблем и проблем [13]
- Использование небольших кратеров для анализа возраста, а также связанных с этим проблем и ограничений, таких как проблемы с освещением и изображениями, модификация кратеров (например, шлифовка поверхности) и интенсивность ударов.
- Сравнение различных методов подсчета кратеров, применяемых в Парана-Валлес. [16]
- Проверка надежности метода подсчета кратеров с использованием Парана-Валлеса и сравнение результатов с другими методами с использованием мелкомасштабного определения возраста кратеров малого диаметра. Результаты показывают, что буферный метод подсчета кратеров более надежен на больших площадях, чем бассейновый метод.
- Измерения частоты размеров кратеров на линейных объектах, буферизованный подсчет кратеров в ArcGIS [17]
- Анализ подсчета кратеров в буфере с использованием программного обеспечения CraterTools в ArcGIS. Этот инструмент позволяет точно собирать данные в областях, которые могут иметь низкое качество изображения или ограниченную область измерения.
- Лабораторное упражнение по подсчету кратеров [18]
- Учебное упражнение, которое позволяет определить возраст поверхности Луны по изображениям миссии Аполлон и распространить этот отработанный метод на Марс и Землю.
- Значение вторичных кратеров для возрастных ограничений на поверхностях планет [19]
- Обсуждаются небольшие кратеры, образовавшиеся от межпланетного мусора, в сравнении со вторичными кратерами, образовавшимися в результате выбросов первичного удара. Результаты показывают, что небольшие кратеры могут предоставить значимую информацию, помогающую определить возраст.
См. также
[ редактировать ]- Группа полевых исследований воздействия
- Вторичный кратер
- Геохронология
- Миссии Аполлона
- Метеориты
- Словарь метеоритики
- Возраст Солнечной системы
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ударные кратеры: геологический процесс [20]
Внешние ссылки
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Че, Сяочао; Немчин, Александр; Лю, Дуньи; Лонг, Тао; Ван, Чен; Норман, Марк Д.; Джой, Кэтрин Х .; Тартезе, Ромен; Руководитель, Джеймс; Джоллифф, Брэдли; Снейп, Джошуа Ф. (12 ноября 2021 г.). «Возраст и состав молодых базальтов на Луне, измеренный по образцам, доставленным «Чанъэ-5»» . Наука . 374 (6569): 887–890. Бибкод : 2021Sci...374..887C . дои : 10.1126/science.abl7957 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 34618547 . S2CID 238474681 .
- ^ Jump up to: а б с д Уоттерс, Уэсли А.; Хундал, Кэрол Б.; Рэдфорд, Арден; Коллинз, Гарет С.; Торнабене, Ливио Л. (август 2017 г.). «Зависимость характеристик вторичного кратера от расстояния вниз: морфометрия и моделирование высокого разрешения» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 122 (8): 1773–1800. Бибкод : 2017JGRE..122.1773W . дои : 10.1002/2017je005295 . hdl : 10044/1/50061 . ISSN 2169-9097 . S2CID 134585968 .
- ^ МакИвен, Альфред С.; Преблих, Брэндон С.; Черепаха, Элизабет П.; Артемьева Наталья Александровна ; Голомбек, Мэтью П.; Херст, Мишель; Кирк, Рэндольф Л.; Берр, Девон М.; Кристенсен, Филип Р. (2005). «Луччатый кратер Зунил и интерпретации небольших ударных кратеров на Марсе» . Икар . 176 (2): 351381. Бибкод : 2005Icar..176..351M . дои : 10.1016/j.icarus.2005.02.009 .
- ^ Керр, Р. (2006). «Кто может читать марсианские часы?». Наука . 312 (5777): 1132–3. дои : 10.1126/science.312.5777.1132 . ПМИД 16728612 . S2CID 128854527 .
- ^ Техас), Lunar and Planetary Science Conference (42: 2011: Woodlands (07.03.2011). Программа и тезисы . Lunar and Planetary Institute. OCLC 813618163 .
{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б ЭПИК, Э.Дж. (1971), Кратерирование и поверхность Луны , Достижения в области астрономии и астрофизики, том. 8, Elsevier, стр. 107–337, doi : 10.1016/b978-0-12-003208-2.50008-7 , ISBN. 9780120032082 , получено 12 ноября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Блэнд, Фил (август 2003 г.). «Подсчет кратеров» . Астрономия и геофизика . 44 (4): 4.21. дои : 10.1046/j.1468-4004.2003.44421.x . ISSN 1366-8781 .
- ^ Льюис, Джон С. (сентябрь 1996 г.). «Опасности, связанные с кометами и астероидами. Под редакцией Тома Герелса, Университет Аризоны Пресс, Тусон, 1994» . Икар . 123 (1): 245. Бибкод : 1996Icar..123..245L . дои : 10.1006/icar.1996.0152 . ISSN 0019-1035 .
- ^ Хартманн, Уильям К.; Нойкум, Герхард (2001), Хронология кратеров и эволюция Марса , Серия космических наук ISSI, том. 12, Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 165–194, Bibcode : 2001cem..book..165H , doi : 10.1007/978-94-017-1035-0_6 , ISBN 978-90-481-5725-9 , получено 10 декабря 2021 г.
- ^ Кнайсль, Т.; Майкл, Г.Г.; Платц, Т.; Уолтер, ГСП (01 апреля 2015 г.). «Определение возраста линейных элементов поверхности с использованием метода подсчета буферных кратеров - тематические исследования грабеновых систем Sirenum и Fortuna Fossae на Марсе» . Икар . 250 : 384–394. Бибкод : 2015Icar..250..384K . дои : 10.1016/j.icarus.2014.12.008 . ISSN 0019-1035 .
- ^ Стэнсбери, Эйлин (01 сентября 2016 г.). «Лунные камни и почвы из миссий Аполлона» . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Архивировано из оригинала 23 июля 2011 г. Проверено 10 декабря 2021 г.
- ^ Лагейн, А.; Сервис, К.; Бенедикс, ГК; Норман, К.; Андерсон, С.; Бланд, Пенсильвания (2021). «Модель определения возраста крупных марсианских ударных кратеров с использованием методов автоматического подсчета кратеров» . Наука о Земле и космосе . 8 (2): e2020EA001598. Бибкод : 2021E&SS....801598L . дои : 10.1029/2020EA001598 . hdl : 20.500.11937/82726 . ISSN 2333-5084 . S2CID 234173694 .
- ^ Jump up to: а б Уильямс, Жан-Пьер; Богерт, Кэролин Х. ван дер; Патаре, Асмин В.; Майкл, Грегори Г.; Кирхофф, Мишель Р.; Хизингер, Харальд (2018). «Датирование поверхностей очень молодых планет по статистике кратеров: обзор проблем и проблем» . Метеоритика и планетология . 53 (4): 554–582. Бибкод : 2018M&PS...53..554W . дои : 10.1111/maps.12924 . ISSN 1945-5100 . S2CID 134465391 .
- ^ Администратор контента НАСА (24 марта 2015 г.). «Быстрые факты об астероидах» . НАСА . Проверено 10 ноября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Администратор контента НАСА (24 марта 2015 г.). «Быстрые факты об астероидах» . НАСА . Проверено 3 декабря 2021 г.
- ^ Були, С.; и др. (10.11.2021). «Сравнение различных методов подсчета кратеров, применяемых в Парана-Валлес» (PDF) . Конференция по науке о Луне и планетах . 40 .
- ^ Кнайссель, Т.; и др. (10.11.2021). «Измерения частоты и размера кратеров на линейных объектах с буферизацией подсчета кратеров в ArcGIS» (PDF) . Конференция по науке о Луне и планетах . 44 .
- ^ «Лабораторное упражнение по подсчету кратеров» . Преподавательская деятельность . Проверено 11 декабря 2021 г.
- ^ МакИвен, Альфред С.; Бирхаус, Эдвард Б. (1 мая 2006 г.). «Важность вторичных кратеров для возрастных ограничений на поверхностях планет» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 34 (1): 535–567. Бибкод : 2006AREPS..34..535M . doi : 10.1146/annurev.earth.34.031405.125018 . ISSN 0084-6597 .
- ^ Мелош, HJ (1989). Ударные кратеры: геологический процесс . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. стр. 3–241. ISBN 0-19-504284-0 .