Изучая ударные кратеры
Категория: МеркурийРазмеры, структура и форма ударных кратеров на небесном теле дают нам информацию не только об истории метеоритной бомбардировки этого тела, но также о природе и эволюции его поверхности (перевод пресс-релиза от 7 июля 2011 года).
Владислава Ананьева
Размеры, структура и форма ударных кратеров на небесном теле дают нам информацию не только об истории метеоритной бомбардировки этого тела, но также о природе и эволюции его поверхности. Такая информация извлекается из знаний о физике ударных процессов посредством измерения размеров и формы кратеров на всех объектах Солнечной системы. Изучение физики образования ударных кратеров происходит двумя способами: лабораторными ударными экспериментами и численным моделированием. Лабораторные эксперименты демонстрируют основные процессы, приводящие к образованию кратеров, численное моделирование позволяет экстраполировать полученные результаты на планетные масштабы.
Сравнивая размеры относительно молодых и свежих кратеров с более старыми, деградировавшими, возможно изучать процессы, которые меняли поверхность планеты. Кроме того, могут быть изучены свойства поверхности – такие, как пропорции каменных пород и льда в грунте – при изучении кратеров различных форм и размеров. Такие наблюдения ведутся на Меркурии АМС «Мессенджер».
- Рис. 1. Изображение двух кратеров, полученное «Мессенджером» с орбиты Меркурия. Слева показан простой чашеобразный кратер диаметром 4.1 км, расположенный на 78.8° градусов северной широты, 346.3° восточной долготы. Справа –кратер сложной формы диаметром 51.5 км, расположенный на 2.3° северной широты, 121.4° восточной долготы.
Изучение кратеров на Меркурии, в частности, важно потому, что на этой планете ускорение свободного падения (3.7 м/с2) очень близко к ускорению свободного падения на Марсе. Гравитация играет важную роль в контролировании «переходного диаметра», ниже которого маленькие кратеры имеют простое строение, а выше – более сложное. Простые кратеры имеют чашеобразную форму (рис. 1 слева), тогда как сложные кратеры имеют террасированные стенки и центральный пик (рис. 1 справа). Если гравитация является главным фактором, определяющим величину «переходного диаметра», этот диаметр должен быть одинаков на Меркурии и на Марсе. Однако «переходный диаметр» на Меркурии составляет 10-12 км, что в 1.8 раза больше, чем на Марсе (6-8 км). Различие в «переходных диаметрах» говорит о том, что существуют и другие факторы, помимо гравитации, влияющие на морфологию кратеров. Возможно, играют роль скорость падающих тел (на орбите Меркурия эта скорость в 2-3 раза выше, чем на орбите Марса), или прочность коры, которая на Марсе слабее из-за наличия в ней водяного льда.
- Рис. 2. Пример сложного кратера на Меркурии диаметром ~55 км и расположенного на 63.5° градусов северной широты, 139° восточной долготы. Слева – снимок, полученный MDIS, справа – высотный профиль, полученный лазерным альтиметром.
Лазерный альтиметр на «Мессенджере» (MLA) и система построения изображений (MDIS) обеспечивают нас данными о размерах, форме и структуре ударных кратеров на Меркурии (рис. 2). Альтиметр дает точный топографический профиль кромки кратера, его дна и центрального пика. Комбинируя данные, полученные альтиметром, и снимки, сделанные MDIS, можно точно измерить диаметры кратеров. Сведения о небольших кратерах получены в основном с помощью MDIS, поскольку расстояние между двумя точками замера высоты (~800 м) лазерного альтиметра слишком велико для построения точного высотного профиля маленьких кратеров. Разница в отношении глубины кратера к его диаметру между старыми, деградировавшими, и молодыми, свежими кратерами сравнимого размера позволяет оценить скорость эрозии. Аналогично, если один из кратеров был залит лавой или засыпан вулканическими выбросами, а другой сравнимого размера – нет, измерение отношения глубины кратеров к их диаметру позволяет оценить мощность вулканических пород.
«Мессенджер» продолжает вращаться вокруг самой внутренней планеты Солнечной системы, ежедневно расширяя наши возможности по изучению кратеров Меркурия с помощью снимков и показаний альтиметра. Эти исследования продвинут нас в понимании процесса образования кратеров на Меркурии и других телах Солнечной системы.