Реголит ( / ˈ r ɛ ɡ ə l ɪ θ / ) [1] [2] представляет собой слой рыхлых, рыхлых, неоднородных поверхностных отложений , покрывающих твердую породу . Он включает в себя пыль , битые камни и другие родственные материалы и присутствует на Земле , Луне , Марсе , некоторых астероидах и других планетах земной группы и лунах . [3]
Термин «реголит» состоит из двух греческих слов: rhegos ( ῥῆγος ), «одеяло», и lithos ( λίθος ), «камень». [4] [5] [6] Американский геолог Джордж П. Меррилл впервые дал определение этому термину в 1897 году, написав:
Местами это покрытие состоит из материала, возникшего в результате выветривания горных пород или роста растений in situ . В других случаях это фрагментарный и более или менее разложившийся материал, принесенный ветром, водой или льдом из других источников. Всю эту мантию из рыхлого материала, независимо от его природы или происхождения, предлагается называть реголитом. [7]
Земной реголит [8] [9] [10] включает в себя следующие подразделения и компоненты:
Реголит может варьироваться от практически отсутствующего до сотен метров в толщину. Его возраст может варьироваться от мгновенного (для выпавшего пепла или только что отложившегося аллювия) до сотен миллионов лет (реголит докембрийского возраста встречается в некоторых частях Австралии, [13] хотя он мог быть захоронен и впоследствии эксгумирован. [14] )
Реголит на Земле возникает в результате выветривания и биологических процессов . Самая верхняя часть реголита, которая обычно содержит значительное количество органического вещества, более традиционно называется почвой. [15] Наличие реголита является одним из важных факторов для большинства форм жизни , поскольку лишь немногие растения могут расти на твердой породе или внутри нее, а животные не смогли бы рыть норы или строить укрытия без рыхлого материала. [16]
Реголит также важен для инженеров, строящих здания, дороги и другие гражданские сооружения. Механические свойства реголита значительно различаются и должны быть задокументированы, если конструкция должна выдерживать суровые условия эксплуатации. [17]
Реголит может содержать месторождения полезных ископаемых, такие как минеральные пески, калькретовый уран и латеритные месторождения никеля . Понимание свойств реголита, особенно геохимического состава, имеет решающее значение для геохимической и геофизической разведки месторождений полезных ископаемых под ним. [18] [19] Реголит также является важным источником строительных материалов, включая песок, гравий, щебень , известь и гипс . [20]
Реголит — это зона, через которую водоносные горизонты пополняются и через которую происходит разгрузка водоносных горизонтов. Многие водоносные горизонты, такие как аллювиальные водоносные горизонты, полностью залегают в реголите. 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 стенах кратера и изредка в лавовом канале . Этот реголит образовался за последние 4,6 миллиарда лет в результате ударов крупных и мелких метеороидов , постоянной бомбардировки микрометеороидами и разрушения поверхностных пород солнечными и галактическими заряженными частицами. Образование реголита путем эрозии горных пород может привести к образованию галтелей вокруг лунных пород.
Удар микрометеоритов, иногда движущихся со скоростью более 96 000 км/ч (60 000 миль/ч), генерирует достаточно тепла, чтобы расплавить или частично испарить частицы пыли. Это плавление и повторное замерзание сваривает частицы вместе в стекловидные, с зазубренными краями агглютинаты , [21] напоминающие тектиты, обнаруженные на Земле .
Реголит обычно имеет толщину от 4 до 5 м в морских районах и от 10 до 15 м в старых высокогорных районах. [22] Ниже этого истинного реголита находится область глыбовой и трещиноватой коренной породы, созданная более крупными ударами, которую часто называют «мегареголитом».
Плотность реголита в 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 ) составляет в среднем около 1,35 г/см 3 для верхних 30 см и около 1,85 г/см 3 на глубине 60 см. [23]
Термин « лунная почва » часто используется взаимозаменяемо с «лунный реголит», но обычно относится к более мелкой фракции реголита, которая состоит из зерен диаметром один сантиметр или меньше. Некоторые утверждают, что термин « почва » некорректен по отношению к Луне, поскольку почва определяется как имеющая органическое содержание, тогда как на Луне его нет. Однако стандартное использование среди лунных ученых заключается в том, чтобы игнорировать это различие. [ необходима цитата ] «Лунная пыль» обычно подразумевает еще более мелкие материалы, чем лунная почва, фракция, которая составляет менее 30 микрометров в диаметре. Средний химический состав реголита можно оценить по относительной концентрации элементов в лунной почве.
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 посадки на Луну «Аполлона» Томас Голд из Корнеллского университета и часть Научного консультативного комитета президента выразили обеспокоенность тем, что толстый слой пыли наверху реголита не выдержит вес лунного модуля и что модуль может утонуть под поверхностью. Однако Джозеф Веверка (также из Корнелла) указал, что Голд неправильно рассчитал глубину покрывающей его пыли, [24] которая была всего в пару сантиметров толщиной. Действительно, реголит был обнаружен довольно прочным роботизированным космическим аппаратом Surveyor , который предшествовал «Аполлону», и во время посадок «Аполлона» астронавтам часто приходилось использовать молоток , чтобы вбить в него инструмент для взятия керна .
Марс покрыт огромными пространствами песка и пыли, а его поверхность усеяна камнями и валунами. Пыль время от времени поднимается в огромные пылевые бури планетарного масштаба . Марсианская пыль очень мелкая, и ее достаточно, чтобы оставаться взвешенной в атмосфере, придавая небу красноватый оттенок.
Считается, что песок медленно движется под действием марсианских ветров из-за очень низкой плотности атмосферы в настоящую эпоху. В прошлом жидкая вода, текущая в оврагах и речных долинах, могла сформировать марсианский реголит. Исследователи Марса изучают, формирует ли подземные воды марсианский реголит в настоящую эпоху, и существуют ли на Марсе гидраты углекислого газа и играют ли они какую-либо роль. Считается, что большие количества воды и льда углекислого газа остаются замороженными внутри реголита в экваториальных частях Марса и на его поверхности в более высоких широтах.
Астероиды имеют реголиты, образовавшиеся в результате удара метеорита. Окончательные изображения, полученные космическим аппаратом NEAR Shoemaker поверхности Эроса, являются лучшими изображениями реголита астероида. Недавняя японская миссия Hayabusa также передала четкие изображения реголита на астероиде, который был настолько мал, что считалось, что гравитация была слишком слабой для образования и поддержания реголита. Астероид 21 Лютеция имеет слой реголита вблизи своего северного полюса, который течет оползнями, связанными с изменениями альбедо. [25]
Известно, что крупнейший спутник Сатурна Титан имеет обширные поля дюн. Однако происхождение материала, образующего дюны, неизвестно - это могут быть небольшие фрагменты водяного льда, размытые текущим метаном или твердыми органическими веществами, которые образовались в атмосфере Титана и выпали на поверхность. Ученые начинают называть этот рыхлый ледяной материал реголитом из-за механического сходства с реголитом на других телах. Однако 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 при небольших изменениях давления или температуры. Однако Титан настолько холодный, что лед ведет себя как камень. Таким образом, существует лед-реголит, полный эрозии и эоловых и/или осадочных процессов.
Зонд Гюйгенс использовал пенетрометр при посадке, чтобы охарактеризовать механические свойства местного реголита. Сама поверхность , как сообщалось, была глиноподобным «материалом, который мог иметь тонкую корку, за которой следовала область относительно однородной консистенции». Последующий анализ данных предполагает, что показания консистенции поверхности, вероятно, были вызваны тем, что Гюйгенс сместил большой камень при приземлении, и что поверхность лучше описать как «песок», состоящий из ледяных зерен. [26] Снимки, сделанные после посадки зонда, показывают плоскую равнину, покрытую галькой. Галька, которая может состоять из водяного льда, несколько округлой формы, что может указывать на воздействие на нее жидкостей. [27]
