Геологическая история Марса
Геологическая история Марса следует за физической эволюцией Марса , подтвержденной наблюдениями, косвенными и прямыми измерениями, а также различными методами вывода. Методы, восходящие к методам 17-го века, разработанным Николасом Стено , включая так называемый закон суперпозиции и стратиграфии , используемый для оценки геологической истории Земли и Луны, активно применяются к данным, доступным в результате нескольких марсианских наблюдений и измерений. ресурсы. К ним относятся спускаемые аппараты, орбитальные платформы, средства наземных наблюдений и марсианские метеориты .
Наблюдения за поверхностями многих тел Солнечной системы открывают важные подсказки об их эволюции. Например, поток лавы, который распространяется и заполняет большой ударный кратер, скорее всего, моложе кратера. С другой стороны, небольшой кратер на вершине того же потока лавы, вероятно, будет моложе, чем лава и более крупный кратер, поскольку можно предположить, что он был продуктом более позднего, ненаблюдаемого геологического события. Этот принцип, названный законом суперпозиции , наряду с другими принципами стратиграфии, впервые сформулированными Николасом Стено в 17 веке, позволил геологам 19 века разделить историю Земли на знакомые эпохи палеозой , мезозой и кайнозой . Позднее та же методология была применена к Луне. [ 1 ] а затем на Марс. [ 2 ]
Другой стратиграфический принцип, используемый на планетах, где ударные кратеры хорошо сохранились, — это плотность числа кратеров. Количество кратеров, превышающих заданный размер, на единицу площади поверхности (обычно миллион км). 2 ) дает относительный возраст этой поверхности. Поверхности с сильными кратерами — старые, а поверхности с редкими кратерами — молодые. На старых поверхностях имеется множество крупных кратеров, а на молодых – в основном небольшие кратеры или их нет вообще. Эти стратиграфические концепции составляют основу марсианской геологической шкалы времени.
Относительный возраст по стратиграфии
[ редактировать ]Стратиграфия устанавливает относительный возраст слоев горных пород и отложений, отмечая различия в составе (твердые тела, жидкости и захваченные газы). Часто делаются предположения о скорости отложения, что позволяет получить ряд потенциальных оценок возраста для любого набора наблюдаемых слоев отложений.
Абсолютный возраст
[ редактировать ]Основным методом калибровки возрастов по календарю нашей эры является радиометрическое датирование. Комбинации различных радиоактивных материалов могут повысить неопределенность оценки возраста на основе любого одного изотопа.
Используя стратиграфические принципы, возраст горных пород обычно можно определить только относительно друг друга . Например, знание того, что мезозойские пласты горных пород , составляющие Меловую систему, лежат поверх пород Юрской системы (и, следовательно, моложе их), ничего не говорит о том, как давно существовал меловой или юрский периоды. другие методы, такие как радиометрическое датирование необходимы Для определения абсолютного возраста в геологическом времени . Обычно это известно только о горных породах на Земле. Абсолютный возраст также известен для избранных горных пород Луны на основе образцов, доставленных на Землю. Также есть предложение ввести момент неустойчивости жидкой воды. [ 3 ]
Присвоение абсолютного возраста горным породам на Марсе гораздо более проблематично. Многочисленные попытки [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] На протяжении многих лет проводились исследования с целью определить абсолютную марсианскую хронологию (временную шкалу) путем сравнения расчетной скорости образования ударных кратеров на Марсе и на Луне. Если скорость образования ударных кратеров на Марсе по размеру кратеров на единицу площади в течение геологического времени (скорость производства или поток) известна с точностью, то плотность кратеров также дает возможность определить абсолютный возраст. [ 7 ] К сожалению, практические трудности с подсчетом кратеров [ 8 ] и неопределенности в оценке потока все еще создают огромные неопределенности в возрасте, полученном с помощью этих методов. Марсианские метеориты предоставили образцы данных, которые соответствуют рассчитанному на данный момент возрасту. [ 9 ] но места на Марсе, откуда прибыли метеориты (происхождение), неизвестны, что ограничивает их ценность как хроностратиграфических инструментов. Поэтому абсолютный возраст, определяемый плотностью кратеров, следует воспринимать с некоторым скептицизмом. [ 10 ]
Временная шкала плотности кратеров
[ редактировать ]Исследования плотности ударных кратеров на поверхности Марса [ 11 ] [ 12 ] выделили четыре широких периода планеты в геологической истории . [ 13 ] Периоды были названы в честь мест на Марсе, которые имели крупномасштабные особенности поверхности, такие как большие кратеры или обширные потоки лавы, относящиеся к этим периодам времени. Приведенные здесь абсолютные возрасты являются лишь приблизительными. Периоды времени от старшего к младшему таковы:
- Донойский период : интервал от аккреции и дифференциации планеты около 4,5 миллиардов лет назад ( Гья ) до образования ударного бассейна Эллады , между 4,1 и 3,8 Гья. [ 14 ] Большая часть геологических данных этого интервала была стерта последующей эрозией и высокими темпами воздействия. с бассейнами Считается, что в это время сформировалась дихотомия земной коры вместе Аргир и Исидис .
- Ноахийский период (названный в честь Ноахиса Терры ): формирование древнейших сохранившихся поверхностей Марса между 4,1 и примерно 3,7 млрд лет назад. Поверхности нойского возраста покрыты множеством крупных ударных кратеров. образовалась Считается, что выпуклость Тарсис во время Ноаха вместе с обширной эрозией жидкой водой, образовавшей сети речных долин . Возможно, здесь присутствовали большие озера или океаны.
- Гесперианский период (названный в честь Hesperia Planum ): от 3,7 до примерно 3,0 Гя. Он отмечен образованием обширных лавовых равнин. Вероятно, в этот период началось формирование горы Олимп . [ 15 ] Катастрофические выбросы воды образовали обширные каналы оттока вокруг Планиции Хрис и в других местах. На северных низменностях могли образоваться эфемерные озера или моря.
- Амазонский период (названный в честь Amazonis Planitia ): от 3,0 Гя до настоящего времени. В регионах Амазонки мало метеоритных кратеров, но в остальном они весьма разнообразны. В этот период продолжались потоки лавы, ледниковая/ перигляциальная деятельность и незначительные выбросы жидкой воды. [ 16 ]
Эпохи:
Дата границы Геспера и Амазонии особенно неопределенна и может варьироваться от 3,0 до 1,5 млрд лет назад. [ 17 ] По сути, Геспериан считается переходным периодом между окончанием тяжелых бомбардировок и холодным сухим Марсом, наблюдаемым сегодня.
График изменения минералов
[ редактировать ]В 2006 году исследователи, используя данные видимого и инфракрасного минералогического картографического спектрометра OMEGA на борту орбитального аппарата Mars Express, предложили альтернативную марсианскую шкалу времени, основанную на преобладающем типе минеральных изменений, которые произошли на Марсе из-за различных стилей химического выветривания в прошлом планеты. Они предложили разделить историю Марса на три эры: Филлокианскую, Тейкскую и Сидриканскую. [ 18 ] [ 19 ]
- Филлокиан или глинистых минералов, характеризующих эту (названный в честь филлосиликатов эпоху) длился от формирования планеты до раннего нойского периода (около 4,0 млрд лет назад). OMEGA обнаружила обнажения филлосиликатов во многих местах на Марсе, все в породах, которые были исключительно доноахскими или нойскими по возрасту (особенно в обнажениях горных пород в Нили Фоссэ и Маурт Валлис ). Для формирования филлосиликатов требуется богатая водой щелочная среда. Филлокианская эра коррелирует с возрастом формирования сети долин на Марсе, что предполагает ранний климат, который способствовал наличию обильных поверхностных вод. Считается, что отложения этой эпохи являются лучшими кандидатами для поиска доказательств прошлой жизни на планете.
- ( Тейкский период названный в честь сернистого по-гречески, в честь сульфатных минералов образовавшихся ) продолжался примерно до 3,5 млрд лет назад. Это была эпоха обширного вулканизма , который выбросил большое количество диоксида серы (SO 2 в атмосферу ). SO 2 в сочетании с водой создал среду, богатую серной кислотой, которая способствовала образованию гидратированных сульфатов (особенно кизерита и гипса ).
- Сидерикан . (названный в честь железа по-гречески, в честь образовавшихся оксидов железа) просуществовал с 3,5 млрд лет назад до настоящего времени С упадком вулканизма и доступной воды наиболее заметным процессом поверхностного выветривания стало медленное окисление богатых железом пород атмосферными пероксидами с образованием красных оксидов железа , которые придают планете привычный цвет.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Обзоры по этой теме см.:
- Матч, Т. А. (1970). Геология Луны: стратиграфический взгляд . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.
- Вильгельмс, DE (1987). Геологическая история Луны . Профессиональный документ USGS 1348.
- ^ Скотт, Д.Х.; Карр, Миннесота (1978). Геологическая карта Марса . Рестон, Вирджиния: Геологическая служба США . Набор «Разные расследования» Карта 1-1083.
- ^ Чеховский, Л. и др., 2023. Образование цепочек конусов в районе Chryse Planitia на Марсе 771 и термодинамические аспекты этого процесса. Икар, 772 doi.org/10.1016/j.icarus.2023.115473
- ^ Нойкум, Г.; Мудрый, Д.Ю. (1976). «Марс: стандартная кривая кратера и возможная новая шкала времени». Наука . 194 (4272): 1381–1387. Бибкод : 1976Sci...194.1381N . дои : 10.1126/science.194.4272.1381 . ПМИД 17819264 .
- ^ Нойкум, Г.; Хиллер, К. (1981). «Марсианский возраст» . Дж. Геофиз. Рез . 86 (Б4): 3097–3121. Бибкод : 1981JGR....86.3097N . дои : 10.1029/JB086iB04p03097 .
- ^ Хартманн, ВК; Нойкум, Г. (2001). «Хронология кратеров и эволюция Марса». В Калленбахе, Р.; и др. (ред.). Хронология и эволюция Марса . Обзоры космической науки. Том. 12. С. 105–164. ISBN 0792370511 .
- ^ Хартманн, В.К. (2005). «Марсианский кратер 8: уточнение изохроны и хронология Марса». Икар . 174 (2): 294. Бибкод : 2005Icar..174..294H . дои : 10.1016/j.icarus.2004.11.023 .
- ^ Хартманн, В.К. (2007). «Марсианский кратер 9: к разрешению спора о малых кратерах». Икар . 189 (1): 274–278. Бибкод : 2007Icar..189..274H . дои : 10.1016/j.icarus.2007.02.011 .
- ^ Хартманн 2003 , с. 35
- ^ Карр 2006 , с. 40
- ^ Танака, КЛ (1986). «Стратиграфия Марса». Журнал геофизических исследований , Семнадцатая конференция по науке о Луне и планетах, часть 1, 91 (B13), E139–E158.
- ^ Мелош, HJ, 2011. Планетарные поверхностные процессы. Кембриджский университет. Пресс., стр. 500.
- ^ Каплингер, Майк. «Определение возраста поверхностей на Марсе» . Архивировано из оригинала 19 февраля 2007 года . Проверено 2 марта 2007 г.
- ^ Карр, Миннесота; Руководитель, JW (2010). «Геологическая история Марса» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 294 (3–4): 185–203. Бибкод : 2010E&PSL.294..185C . дои : 10.1016/j.epsl.2009.06.042 .
- ^ Фуллер, Элизабет Р.; Хед, Джеймс В. (2002). «Amazonis Planitia: роль геологически недавнего вулканизма и осадконакопления в формировании самых гладких равнин на Марсе» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 107 (E10): 5081. Бибкод : 2002JGRE..107.5081F . дои : 10.1029/2002JE001842 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 апреля 2021 г. Проверено 6 января 2012 г.
- ^ Салезе, Ф.; Ди Ахилле, Г.; Неземанн, А.; Ори, Г.Г.; Хаубер, Э. (2016). «Гидрологический и осадочный анализ хорошо сохранившихся палеофлювиально-палеоозёрных систем в Моа-Валлес, Марс» . Журнал геофизических исследований: Планеты (121): 194–232. дои : 10.1002/2015JE004891 .
- ^ Хартманн 2003 , с. 34
- ^ Уильямс, Крис. «Зонд выявил три возраста Марса» . Проверено 2 марта 2007 г.
- ^ Бибринг, Жан-Пьер; Ланжевен, Ю; Мастард, JF ; Пуле, Ф; Арвидсон, Р .; Гендрин, А; Гонде, Б; Мангольд, Н.; и др. (2006). «Глобальная минералогическая и водная история Марса, полученная на основе данных OMEGA / Mars Express» . Наука . 312 (5772): 400–404. Бибкод : 2006Sci...312..400B . дои : 10.1126/science.1122659 . ПМИД 16627738 .
Цитаты
[ редактировать ]- Карр, Майкл, Х. (2006). Поверхность Марса . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-87201-0 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - Хартманн, Уильям, К. (2003). Путеводитель по Марсу: загадочные пейзажи Красной планеты . Мью Йорк: Рабочий. ISBN 0-7611-2606-6 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Марс — Геологическая карта ( USGS , 2014) ( оригинал / обрезанный / полный / видео (00:56) ).
