_with_poles_HiRes.jpg/1280px-Mars_topography_(MOLA_dataset)_with_poles_HiRes.jpg)
Наиболее заметной особенностью Марса является резкий контраст, известный как марсианская дихотомия , между южным и северным полушариями. География двух полушарий различается по высоте от 1 до 3 км. Средняя толщина марсианской коры составляет 45 км, из них 32 км в северной низменности и 58 км в южной части высокогорья.
Граница между двумя регионами местами довольно сложная. Один отличительный тип топографии называется резной местностью . [1] [2] [3] Здесь есть холмы, выступы и долины с плоским полом со стенами высотой около мили. Вокруг многих столовых гор и выступов расположены лопастные обломки, которые, как выяснилось, представляют собой каменные ледники . [4] [5] [6] [7]
Множество крупных долин, образованных лавой, извергнутой вулканами Марса, прорезали эту дихотомию. [8] [9] [10] [11]
Граница марсианской дихотомии включает области, называемые Deuteronilus Mensae , Protonilus Mensae и Nilosyrtis Mensae . Все три региона были тщательно изучены, поскольку они содержат формы рельефа, которые, как полагают, образовались в результате движения льда [12] [13] или палеобереговых линий , которые предположительно образовались в результате вулканической эрозии. [14] В переходной зоне Terra Cimmeria – Nepenthes Mensae граница дихотомии характеризуется откосом с местным рельефом около 2 км и взаимосвязанными замкнутыми впадинами СЗ-ЮВ простирания у подножия дихотомии, вероятно, связанными с тектоникой растяжения. . [15]
Северные низменности составляют около одной трети поверхности Марса и являются относительно плоскими, с таким же количеством ударных кратеров, как и в южном полушарии. [16] Остальные две трети марсианской поверхности — это высокогорья южного полушария. Разница высот между полушариями огромна. Были предложены три основные гипотезы происхождения дихотомии земной коры: эндогенная (в результате мантийных процессов), одиночный удар или множественный удар. Обе гипотезы, связанные со столкновением, включают процессы, которые могли произойти до окончания первичной бомбардировки, подразумевая, что дихотомия коры зародилась в ранней истории Марса.
Одиночный мегаудар вызвал бы очень большую круглую депрессию в земной коре. Предполагаемая депрессия получила название « Бассейн Бореалис» . Однако большинство оценок формы территории низменности дают форму, местами резко отклоняющуюся от круглой. [17] Дополнительные процессы могут привести к отклонениям от цикличности. Кроме того, если предполагаемый бассейн Бореалиса представляет собой впадину, образовавшуюся в результате удара, это будет самый большой ударный кратер, известный в Солнечной системе. Объект такого размера мог столкнуться с Марсом где-то в процессе аккреции Солнечной системы.
Ожидается, что удар такой силы привел бы к образованию слоя выброса, который должен был быть обнаружен в районах вокруг низменности и генерировать достаточно тепла для образования вулканов. Однако, если удар произошел около 4,5 млрд лет назад (миллиарды лет назад), эрозия могла бы объяснить отсутствие покрова выбросов, но не могла бы объяснить отсутствие вулканов. Кроме того, мегаудар мог разбросать большую часть обломков в космическое пространство и по всему южному полушарию. Геологические свидетельства обломков могли бы обеспечить очень убедительное подтверждение этой гипотезы. Исследование 2008 года [18] предоставило дополнительные исследования в области теории одиночного гигантского удара в северном полушарии. В прошлом отслеживание границ воздействия было затруднено из-за наличия вулканического поднятия Фарсис . Вулканическое поднятие Тарсис погребло часть предполагаемой границы дихотомии под 30-километровым слоем базальта. Исследователи из Массачусетского технологического института и Лаборатории реактивного движения в CIT смогли использовать гравитацию и топографию Марса, чтобы определить местоположение дихотомии под поднятием Фарсиса, создав таким образом эллиптическую модель границы дихотомии. Эллиптическая форма бассейна Северного Ледовитого океана способствовала развитию северной гипотезы одиночного удара [19] [20] как переиздания оригинальной теории [21], опубликованной в 1984 году.
Однако этой гипотезе была противопоставлена новая гипотеза о гигантском столкновении с южным полюсом Марса крупного объекта, расплавившего южное полушарие Марса, которое после рекристаллизации образует более толстую кору по сравнению с северным полушарием и, таким образом, дает наблюдается подъем к дихотомии земной коры. [22] Возможно, это также вызвало срабатывание магнитного поля планеты. [23] Открытие двенадцати вулканических рядов подтверждает эту новую гипотезу. [11] Первоначально предполагаемый размер ударяющегося тела, необходимого для этого сценария, был размером с Луну, [24] [25] , но более поздние исследования отдают предпочтение меньшему снаряду радиусом 500-750 км. [26]
Считается, что тектонические процессы плит могли быть активными на Марсе в начале истории планеты. [27] Известно, что крупномасштабное перераспределение материала литосферной коры вызвано тектоническими процессами плит на Земле. Хотя до сих пор не совсем ясно, как мантийные процессы влияют на тектонику плит на Земле, считается, что мантийная конвекция участвует в ней в виде ячеек или плюмов. Поскольку эндогенные процессы на Земле еще до конца не изучены, изучение подобных процессов на Марсе весьма затруднительно. Дихотомия могла возникнуть во время создания марсианского ядра. Примерно круглую форму низменности можно было бы тогда объяснить плюмовым переворотом первого порядка, который мог произойти в процессе быстрого формирования ядра. Есть свидетельства внутренних тектонических событий в окрестностях низменности, которые явно произошли в конце ранней фазы бомбардировок.
Исследование 2005 года [28] предполагает, что мантийная конвекция первой степени могла создать дихотомию. Мантийная конвекция 1-й степени — это конвективный процесс, при котором в одном полушарии преобладает апвеллинг, а в другом — нисходящий. Одним из свидетельств является обилие обширных трещин и вулканической деятельности в период от позднего Ноаха до раннего Геспера . Противоположным аргументом эндогенной гипотезы является возможность возникновения этих тектонических событий в Бореалисском бассейне вследствие постударного ослабления земной коры. Для дальнейшего подтверждения гипотезы эндогенного происхождения необходимы геологические доказательства разломов и изгибов земной коры до окончания первичной бомбардировки.
Однако отсутствие тектоники плит на Марсе ослабляет эту гипотезу. [29] [30]
Гипотеза множественного воздействия подтверждается корреляцией сегментов дихотомии с краями нескольких крупных импактных бассейнов. Но за пределами этих ударных бассейнов существуют большие части бассейна Бореалис. Если бы марсианские низменности образовались из многочисленных котловин, то их внутренние выбросы и края должны были бы возвышаться над возвышенностями. Края и покровы выбросов низменных ударных кратеров все еще находятся намного ниже возвышенностей. В низменностях также есть области, которые находятся за пределами каких-либо бассейнов удара. Эти области должны быть перекрыты многочисленными покровами выбросов и должны находиться на высотах, аналогичных исходной поверхности планеты. Очевидно, что это тоже не так. Один из подходов, объясняющих отсутствие одеял выброса, предполагает, что никакого выброса никогда не было. [31] Отсутствие выбросов могло быть вызвано тем, что большой ударник разбросал выбросы в космическое пространство. Другой подход предполагал формирование дихотомии за счет охлаждения на глубине и нагрузки на земную кору в результате более позднего вулканизма. Гипотеза множественного воздействия также является статистически неблагоприятной: маловероятно, что бассейны множественных воздействий возникают и перекрываются преимущественно в северном полушарии.
Атмосфера Марса значительно различается в северном и южном полушариях по причинам, связанным и не связанным с географической дихотомией.
Более заметно то, что пыльные бури возникают в Южном полушарии гораздо чаще, чем в Северном. Высокое содержание пыли на севере обычно возникает после того, как исключительные южные штормы перерастают в глобальные пыльные бури. [32] Как следствие, непрозрачность (тау) часто выше в южном полушарии. Эффект более высокого содержания пыли заключается в увеличении поглощения солнечного света, что приводит к повышению температуры воздуха.
Ось вращения Марса, как и многих тел, прецессирует на протяжении миллионов лет. В настоящее время солнцестояния практически совпадают с афелием и перигелием Марса . В результате одно полушарие, Южное, получает больше солнечного света летом и меньше зимой и, следовательно, более экстремальные температуры, чем Северное. В сочетании с гораздо более высоким эксцентриситетом Марса по сравнению с Землей и гораздо более тонкой атмосферой в целом, южные зимы и лета имеют более широкий диапазон, чем на Земле.
Циркуляция Хэдли на Марсе смещена из-за симметрии относительно его экватора. [33] В сочетании с более широким сезонным диапазоном южного полушария (см. выше) это приводит к «поразительной полусферической асимметрии между севером и югом запасов атмосферных и остаточных ледяных шапок марсианской воды», «а также к нынешнему северному полушарию». -южная асимметрия сезонных альбедо ледяной шапки». Атмосфера Марса в настоящее время представляет собой «нелинейный насос воды в северное полушарие Марса». [34]
Интерактивная карта изображений глобальной топографии Марса . Наведите указатель мыши твоя мышьна изображение, чтобы увидеть названия более 60 выдающихся географических объектов, и щелкните, чтобы перейти к ним. Цвет базовой карты указывает на относительные высоты , основанные на данных лазерного альтиметра Mars Orbiter , установленного на Mars Global Surveyor НАСА . Белый и коричневый цвета обозначают самые высокие высоты (от +12 до +8 км ); за ним следуют розовые и красные (от +8 до +3 км ); желтый это0 км ; зеленый и синий — это более низкие высоты (вплоть до−8 км ). Оси — широта и долгота ; Отмечаются полярные регионы .