Подсчет кратеров

Щитовой вулкан в регионе Тарсис на Марсе с отмеченными границами, кружки представляют собой ударные кратеры, подсчитанные методом подсчета 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 территории 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] Он использовался для оценки возраста областей на Марсе и других планетах, которые были покрыты потоками лавы, на Луне областей, покрытых гигантскими кобылами , и того, как давно области на ледяных спутниках Юпитера и Сатурна были затоплены новый лед.

Подсчет кратеров и вторичные кратеры

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, образовавшимся в результате первичного удара, который выпал обратно на поверхность через несколько секунд или минут. ^[2] Чтобы отличить первичные и вторичные кратеры, нужно учитывать их геометрическое расположение; например, большие кратеры часто имеют лучи вторичных кратеров. ^[2] Иногда вторичные кратеры 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 свободная от кратеров область Марса 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 загрязнять независимые подсчеты кратеров, что приведет к тому, что некоторые могут усомниться в их эффективности (дополнительную информацию см. в разделе «Критика»).

История

Первым ученым, который изучил и подготовил статью, используя подсчет кратеров в качестве индикатора возраста, был Эрнст Эпик , эстонский астроном и астрофизик. ^{[6] Эрнст Эпик использовал метод подсчета кратеров, чтобы датировать} Море Дождей Луны 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 наблюдался переход от лунной поверхности к образованию кратеров на марсианской поверхности, включая работу, проделанную Нойкумом и Хартманом. ^[9] В течение последних десяти лет метод подсчета кратеров с буферизацией использовался для датировки геологических образований. ^[10] Калибровка, полученная с помощью лунных образцов, доставленных во время шести миссий Аполлона между 1969 и 1972 годами, по сей день остается неоценимой для дальнейшего совершенствования и совершенствования метода подсчета кратеров, но проводится новая работа по компьютеризации метода подсчета кратеров с использованием Алгоритмы обнаружения кратеров, которые используют изображения с высоким разрешением для обнаружения небольших ударных кратеров. ^{[11] [12]}

Критика

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 частиц 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, который сгорает 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

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, где качество изображения может быть низким или область измерения ограничена.
• 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.
• Важность вторичного образования 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.

Смотрите также

• Группа полевых исследований воздействия
• Вторичный кратер
• Геохронология
• Миссии Аполлона
• Метеориты
• Словарь метеоритики
• Возраст Солнечной системы

дальнейшее чтение

• Образование кратеров: геологический процесс ^[20]

Внешние ссылки

• Введение в кратерные исследования
• Формирование планет: ударные кратеры

Рекомендации

1. 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. doi : 10.1126/science.abl7957. ISSN  0036-8075. PMID  34618547. S2CID  238474681.
2. 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.
3. 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.
4. Керр, Р. (2006). «Кто может читать марсианские часы?». Наука . 312 (5777): 1132–3. дои : 10.1126/science.312.5777.1132. PMID  16728612. S2CID  128854527.
5. Техас), Конференция по науке о Луне и планетах (42: 2011: Woodlands (07.03.2011). Программа и тезисы. Лунный и Планетарный институт. OCLC  813618163.{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
6. ÖPIK, EJ (1971), Кратерирование и поверхность Луны, Достижения в астрономии и астрофизике, том. 8, Elsevier, стр. 107–337, doi : 10.1016/b978-0-12-003208-2.50008-7, ISBN. 9780120032082, получено 12 ноября 2021 г.
7. Бланд, 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.
8. 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.
9. 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.
10. Кнайсль, Т.; Майкл, Г.Г.; Платц, Т.; Уолтер, ГСП (01 апреля 2015 г.). «Определение возраста линейных элементов поверхности с использованием подхода подсчета кратеров с буферизацией - 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.
11. Стэнсбери, Эйлин (1 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.
12. Лагайн, А.; Сервис, К.; Бенедикс, ГК; Норман, К.; Андерсон, С.; Бланд, Пенсильвания (2021). «Вычисление возраста модели 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.
13. 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.
14. Администратор, Контент НАСА (24 марта 2015 г.). «Быстрые факты об астероидах». НАСА . Проверено 10 ноября 2021 г.
15. , Содержание НАСА (24 марта 2015 г.). «Быстрые факты об астероидах». НАСА . Проверено 3 декабря 2021 г.
16. Були, С.; и другие. (10.11.2021). «Сравнение различных методов подсчета кратеров, применяемых в Парана-Валлес» (PDF) . Конференция по науке о Луне и планетах . 40 .
17. Кнайссель, Т.; и другие. (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 .
18. "Лабораторное упражнение по подсчету кратеров" . Преподавательская деятельность . Проверено 11 декабря 2021 г.
19. 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.
20. Мелош, HJ (1989). Ударные кратеры: геологический процесс . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. стр. 3–241. ISBN 0-19-504284-0.