Реголит ( / ˈ r ɛ ɡ ə l ɪ θ / ) [1] [2] — покров рыхлых, рыхлых, неоднородных поверхностных отложений , покрывающих твердую горную породу . Он включает пыль , разбитые камни и другие сопутствующие материалы и присутствует на Земле , Луне , Марсе , некоторых астероидах и других планетах земной группы и лунах .
Термин «реголит» объединяет два греческих слова: регос ( ῥῆγος ), «одеяло», и литос ( λίθος ), «камень». [3] [4] [5] Американский геолог Джордж П. Меррилл впервые определил этот термин в 1897 году, написав:
Местами это покрытие состоит из материала, образовавшегося в результате выветривания горных пород или роста растений на месте . В других случаях это фрагментарное и более или менее разложившееся вещество, принесенное ветром, водой или льдом из других источников. Всю эту мантию из рыхлого материала, какова бы ни была его природа и происхождение, предлагается называть реголитом. [6]
Реголит Земли [7] [8] [9] включает следующие подразделения и компоненты:
Толщина реголита может варьироваться от его полного отсутствия до сотен метров. Его возраст может варьироваться от мгновенного (для только что отложившегося пепла или аллювия) до сотен миллионов лет (реголит докембрийского возраста встречается в некоторых частях Австралии, [12] хотя он мог быть захоронен и впоследствии эксгумирован. [13] )
Реголит на Земле возникает в результате выветривания и биологических процессов . Самая верхняя часть реголита, которая обычно содержит значительное количество органического вещества, более условно называется почвой. [14] Присутствие реголита является одним из важных факторов для большей части жизни , поскольку немногие растения могут расти на твердой скале или внутри нее, а животные не смогут рыть норы или строить укрытие без рыхлого материала. [15]
Реголит также важен для инженеров, строящих здания, дороги и другие строительные сооружения. Механические свойства реголита значительно различаются, и их необходимо документировать, чтобы конструкция выдержала суровые условия эксплуатации. [16]
Реголит может содержать месторождения полезных ископаемых, такие как минеральные пески, кальцитовый уран и латеритные месторождения никеля . Понимание свойств реголита, особенно геохимического состава, имеет решающее значение для геохимических и геофизических исследований месторождений полезных ископаемых под ним. [17] [18] Реголит также является важным источником строительного материала, включая песок, гравий, щебень , известь и гипс . [19]
Реголит — это зона, через которую пополняются водоносные горизонты и через которую происходит разгрузка водоносных горизонтов. Многие водоносные горизонты, такие как аллювиальные водоносные горизонты, полностью залегают внутри реголита. Состав реголита также может сильно влиять на состав воды из-за присутствия солей и кислотообразующих материалов.
Реголит покрывает почти всю лунную поверхность, коренная порода выступает только на очень крутых стенках кратеров и редких каналах лавы . Этот реголит сформировался за последние 4,6 миллиарда лет в результате воздействия больших и малых метеороидов , постоянной бомбардировки микрометеороидов , а также солнечных и галактических заряженных частиц, разрушающих поверхностные породы. Производство реголита в результате эрозии горных пород может привести к образованию галтелей вокруг лунных камней.
Удар микрометеороидов, иногда движущихся со скоростью более 96 000 км/ч (60 000 миль в час), генерирует достаточно тепла, чтобы расплавить или частично испарить частицы пыли. В результате плавления и повторного замораживания частицы свариваются вместе в стекловидные агглютинаты с зазубренными краями , [20] напоминающие тектиты , обнаруженные на Земле .
Мощность реголита обычно составляет от 4 до 5 м на море и от 10 до 15 м в более старых высокогорных районах. [21] Под этим настоящим реголитом находится область глыбовой и растрескавшейся коренной породы, созданная в результате более крупных ударов, которую часто называют «мегареголитом».
Плотность реголита на месте посадки Аполлона-15 ( 26 ° 07'56 ″ с.ш. 3 ° 38'02 ″ в.д. / 26,1322 ° с.ш. 3,6339 ° в.д. / 26,1322; 3,6339 ) в среднем составляет примерно 1,35 г / см 3 для верхней части. 30 см, а на глубине 60 см она составляет примерно 1,85 г/см 3 . [22]
Термин «лунный грунт» часто используется как синоним «лунного реголита», но обычно относится к более мелкой фракции реголита, которая состоит из зерен диаметром один сантиметр или меньше. Некоторые утверждают, что термин « почва » неверен по отношению к Луне, поскольку почва определяется как имеющая органическое содержание, тогда как на Луне его нет. Однако среди лунных учёных принято игнорировать это различие. [ нужна цитата ] «Лунная пыль» обычно означает даже более мелкие материалы, чем лунный грунт, фракция которого составляет менее 30 микрометров в диаметре. Средний химический состав реголита можно оценить по относительной концентрации элементов в лунном грунте.
Физические и оптические свойства лунного реголита изменяются в результате процесса, известного как космическое выветривание , в результате которого реголит со временем темнеет, в результате чего лучи кратера тускнеют и исчезают.
На ранних этапах программы высадки «Аполлона» на Луну Томас Голд из Корнелльского университета и член президентского научного консультативного комитета выразили обеспокоенность тем, что толстый слой пыли на вершине реголита не выдержит вес лунного модуля и что модуль может утонуть под поверхностью. Однако Джозеф Веверка (также из Корнелла) отметил, что Голд ошибся в расчете глубины вышележащей пыли, [23] толщина которой составляла всего пару сантиметров. Действительно, роботизированный космический корабль Surveyor , предшествовавший «Аполлону», обнаружил, что реголит довольно твердый , и во время приземления «Аполлона» астронавты часто сочли необходимым использовать молоток, чтобы вбить в него инструмент для отбора проб керна .
Марс покрыт обширными пространствами песка и пыли, а его поверхность усеяна камнями и валунами. Пыль иногда поднимается во время огромных пылевых бурь , охватывающих всю планету . Марсианская пыль очень мелкая, и в атмосфере ее остается достаточно, чтобы придать небу красноватый оттенок.
Считается, что песок движется очень медленно под действием марсианских ветров из-за очень низкой плотности атмосферы в современную эпоху. В прошлом жидкая вода, текущая в оврагах и речных долинах, могла сформировать марсианский реголит. Исследователи Марса изучают, влияет ли истощение грунтовых вод на формирование марсианского реголита в современную эпоху и существуют ли на Марсе гидраты углекислого газа и играют ли какую-то роль. Считается, что большое количество льдов из воды и углекислого газа остается замороженным внутри реголита в экваториальных частях Марса и на его поверхности в более высоких широтах.
Астероиды имеют реголиты, образовавшиеся в результате удара метеороида. Итоговые снимки поверхности Эроса , сделанные космическим кораблем NEAR Shoemaker , являются лучшими изображениями реголита астероида. Недавняя японская миссия Хаябуса также предоставила четкие изображения реголита на астероиде, настолько маленьком, что считалось, что гравитация слишком мала для развития и поддержания реголита. Около северного полюса астероида 21 Лютеция имеет слой реголита, который течет в виде оползней, связанных с изменениями альбедо. [24]
Известно, что самый большой спутник Сатурна Титан имеет обширные поля дюн, хотя происхождение материала, образующего дюны, неизвестно - это могут быть небольшие фрагменты водяного льда, размытые потоком метана, или, возможно, твердые органические вещества, образовавшиеся в недрах Титана. атмосферу и пролился на поверхность. Ученые начинают называть этот рыхлый ледяной материал реголитом из-за механического сходства с реголитом на других телах, хотя традиционно (и этимологически ) этот термин применялся только тогда, когда рыхлый слой состоял из минеральных зерен, таких как кварц или плагиоклаз , или обломков горных пород, которые в свою очередь состояли из таких минералов. Рыхлые покровы ледяных зерен не считались реголитом, потому что, когда они появляются на Земле в виде снега , они ведут себя иначе, чем реголит: зерна тают и сплавляются лишь при небольших изменениях давления или температуры. Однако Титан настолько холоден, что лед ведет себя как камень. Таким образом, существует ледяной реголит, полный эрозии и эоловых и/или осадочных процессов.
Зонд « Гюйгенс» при приземлении использовал пенетрометр , чтобы охарактеризовать механические свойства местного реголита. Сообщалось, что сама поверхность представляет собой глиноподобный «материал, который может иметь тонкую корку, за которой следует область относительно однородной консистенции». Последующий анализ данных показывает, что показания консистенции поверхности, вероятно, были вызваны тем, что Гюйгенс сместил большой камешек при его приземлении, и что поверхность лучше описать как «песок», состоящий из ледяных зерен. [25] На снимках, сделанных после приземления зонда, видна плоская равнина, покрытая галькой. Камешки, которые могут состоять из водяного льда, имеют несколько округлую форму, что может указывать на воздействие на них жидкостей. [26]
