Четырехугольник Margaritifer Sinus — одна из 30 карт Марса, используемых Геологической службой США (USGS) в рамках Программы астрогеологических исследований . Четырехугольник Margaritifer Sinus также называется MC-19 (Mars Chart-19). [1] Четырехугольник Margaritifer Sinus охватывает область от 0° до 45° западной долготы и от 0° до 30° южной широты на Марсе . Четырехугольник Margaritifer Sinus содержит Margaritifer Terra и части Xanthe Terra , Noachis Terra , Arabia Terra и Meridiani Planum .
Название этого четырехугольника означает «жемчужный залив» в честь жемчужного побережья у мыса Коморин в Южной Индии . [2]
Этот четырехугольник показывает много признаков прошлой воды с доказательствами наличия озер, дельт, древних рек, перевернутых каналов и областей хаоса, которые высвобождали воду. [3] Синус Маргаритифер содержит некоторые из самых длинных систем озерных цепей на Марсе, возможно, из-за более влажного климата, большего количества грунтовых вод или части каждого фактора. Система озерной цепи Самара/Гимера имеет длину около 1800 км; сеть долин Парара/Луара и система озерной цепи имеют длину около 1100 км. [4] Считается, что в низине между долинами Парана и Луар некогда было озеро. [5] [6] В кратере Холден диаметром 154 км также когда-то было озеро. [7] Рядом с кратером Холден находится грабен, называемый Эритрея Фосса, в котором когда-то была цепь из трех озер. [8]
Этот регион содержит обильные глинистые отложения нойского периода. Спектральные исследования с помощью CRISM показали наличие Fe/Mg -филлосиликатов , типа глины . Биологические материалы могут сохраняться в глине. Считается, что эта глина образовалась в воде с почти нейтральным pH . Глина не была смешана с сульфатами , которые образуются в кислых условиях. Вероятность формирования жизни выше при нейтральных условиях pH. [9]
Этот регион Марса знаменит тем, что марсоход Opportunity приземлился там 25 января 2004 года в точке с координатами 1,94° ю.ш. и 354,47° в.д. (5,53° з.д.). НАСА объявило о завершении миссии на пресс-конференции 13 февраля 2019 года. Эта миссия длилась почти 15 лет. [10] Российский аппарат Mars 6 совершил аварийную посадку в четырехугольнике Margaritifer Sinus в точке с координатами 23,9° ю.ш. и 19,42° з.д.
Opportunity Rover обнаружил, что почва в Meridiani Planum очень похожа на почву в кратере Гусева и Ares Vallis ; однако во многих местах в Meridiani почва была покрыта круглыми, твердыми, серыми шариками, которые были названы «черникой». [11] Было обнаружено, что эта черника почти полностью состоит из минерального гематита . Было решено, что спектральный сигнал, замеченный с орбиты Mars Odyssey, был произведен этими шариками. После дальнейшего изучения было решено, что черника была конкрециями, образованными в земле водой. [12] Со временем эти конкреции выветрились из того, что было вышележащей породой, а затем сконцентрировались на поверхности в виде отложений запаздывания . Концентрация шариков в коренной породе могла образовать наблюдаемое покрытие из черники в результате выветривания всего лишь одного метра породы. [13] [14] Большая часть почвы состояла из оливиновых базальтовых песков, которые не произошли от местных пород. Песок мог быть привезен откуда-то еще. [15]
Спектр Мёссбауэра был сделан из пыли, которая собралась на захватном магните Opportunity. Результаты показали, что магнитный компонент пыли был титаномагнетитом, а не просто простым магнетитом , как когда-то считалось. Также было обнаружено небольшое количество оливина , что было интерпретировано как указание на длительный засушливый период на планете. С другой стороны, небольшое количество присутствовавшего гематита означало, что в течение короткого времени в ранней истории планеты могла быть жидкая вода. [16] Поскольку инструмент для абразивной обработки горных пород (RAT) легко врезался в коренные породы, считается, что породы намного мягче, чем породы в кратере Гусева.
На поверхности, где приземлился Opportunity, было видно немного камней, но коренные породы, которые были обнажены в кратерах, были исследованы с помощью набора инструментов на Rover. [17] Было обнаружено, что коренные породы представляют собой осадочные породы с высокой концентрацией серы в форме сульфатов кальция и магния . Некоторые из сульфатов, которые могут присутствовать в коренных породах, - это кизерит , сульфатный ангидрат, бассанит, гексагидрит, эпсомит и гипс . Соли , такие как галит , бишофит, антарктицит, блоэдит, вантгофит или глауберит, также могут присутствовать. [18] [19]
Породы, содержащие сульфаты, имели светлый тон по сравнению с изолированными породами и породами, исследованными посадочными модулями/марсоходами в других местах на Марсе. Спектры этих светлых пород, содержащих гидратированные сульфаты, были похожи на спектры, полученные с помощью спектрометра термической эмиссии на борту Mars Global Surveyor . Тот же спектр обнаружен на большой площади, поэтому считается, что вода когда-то появилась на большой территории, а не только в области, исследованной марсоходом Opportunity. [20]
Рентгеновский спектрометр альфа-частиц ( APXS) обнаружил довольно высокие уровни фосфора в породах. Похожие высокие уровни были обнаружены другими марсоходами в долине Арес и кратере Гусева , поэтому была выдвинута гипотеза, что мантия Марса может быть богата фосфором. [21] Минералы в породах могли возникнуть в результате кислотного выветривания базальта . Поскольку растворимость фосфора связана с растворимостью урана , тория и редкоземельных элементов , ожидается, что все они также будут обогащены в породах. [22]
Когда марсоход Opportunity приблизился к краю кратера Endeavour , он вскоре обнаружил белую жилу, которая позже была идентифицирована как чистый гипс. [23] [24] Она образовалась, когда вода, содержащая гипс в растворе, отложила минерал в трещине в скале. Фотография этой жилы, называемой образованием «Хоумстейк», показана ниже.
Исследование пород Меридиана обнаружило убедительные доказательства существования воды в прошлом. Минерал под названием ярозит, который образуется только в воде, был обнаружен во всех коренных породах. Это открытие доказало, что вода когда-то существовала в плато Меридиана [25]. Кроме того, некоторые породы показали небольшие слои (напластования) с формами, которые могут быть созданы только медленно текущей водой. [26] Первые такие слои были обнаружены в породе под названием «The Dells». Геологи сказали бы, что перекрестная слоистость показала фестончатую геометрию от переноса в подводной ряби. [19] Слева показана картина перекрестной слоистости, также называемой косой слоистостью.
Коробчатые отверстия в некоторых породах были вызваны сульфатами, образующими крупные кристаллы, а затем, когда кристаллы позже растворялись, оставались отверстия, называемые кавернами . [26] Концентрация элемента брома в породах была очень изменчивой, вероятно, потому, что он очень растворим. Вода могла концентрировать его в некоторых местах, прежде чем он испарился. Другим механизмом концентрации высокорастворимых соединений брома является отложение инея ночью, которое образовывало очень тонкие пленки воды, которые концентрировали бром в определенных местах. [11]
Один камень, «Bounce Rock», найденный на песчаных равнинах, оказался выбросом из ударного кратера. Его химический состав отличался от химического состава коренных пород. Содержащий в основном пироксен и плагиоклаз и не содержащий оливина, он очень напоминал часть, Lithology B, шерготтитового метеорита EETA 79001, метеорита, который, как известно, прилетел с Марса. Bounce Rock получил свое название из-за того, что находился рядом с отметкой отскока подушки безопасности. [13]
Opportunity Rover обнаружил метеориты, просто лежащие на равнинах. Первый из них, проанализированный с помощью инструментов Opportunity, назывался «Heatshield Rock», так как он был найден недалеко от места приземления головного щита Opportunity. Исследование с помощью миниатюрного термоэмиссионного спектрометра ( Mini-TES ), спектрометра Мессбауэра и APXS привело исследователей к классификации его как метеорита IAB . APXS определил, что он состоит из 93% железа и 7% никеля . Булыжник под названием «Fig Tree Barberton» считается каменным или каменисто-железным метеоритом (мезосидеритовый силикат), [27] [28], в то время как «Allan Hills» и «Zhong Shan» могут быть железными метеоритами.
Наблюдения на месте привели ученых к мысли, что эта территория несколько раз была затоплена водой и подвергалась испарению и высыханию. [13] В ходе этого процесса откладывались сульфаты. После того, как сульфаты скрепили осадки, гематитовые конкреции выросли за счет осадков из грунтовых вод. Некоторые сульфаты образовали крупные кристаллы, которые позже растворились, оставив пустоты. Несколько линий доказательств указывают на засушливый климат в течение последнего миллиарда лет или около того, но климат, поддерживающий воду, по крайней мере некоторое время, в далеком прошлом. [29] [30]
Vallis (множественное число valles ) — латинское слово, означающее «долина». Оно используется в планетарной геологии для обозначения долинных форм рельефа на других планетах.
Валлис использовался для обозначения старых речных долин, которые были обнаружены на Марсе, когда зонды впервые были отправлены на Марс. Орбитальные аппараты Viking произвели революцию в наших представлениях о воде на Марсе; огромные речные долины были обнаружены во многих областях. Камеры космических аппаратов показали, что потоки воды прорвали плотины, прорезали глубокие долины, размыли канавки в коренной породе и прошли тысячи километров. [31] [32] [33] Валлис Ниргал является притоком Валлис Узбой. Считается, что Валлис Ниргал образовался в результате подземных вод, а не в результате осадков. Спектральный анализ обнаружил филлосиликаты (глины), которые являются железо-магниевыми смектитами. [34] [35] Некоторые исследователи полагают, что они образовались в результате взаимодействия с грунтовыми водами. На большой площади Al-смектиты встречаются поверх Fe/Mg смектитов. [36]
Орбитальные аппараты Viking многое узнали о воде на Марсе. Разветвленные потоки, изученные орбитальными аппаратами в южном полушарии, предполагали, что когда-то здесь выпадал дождь. [31] [32] [33]
Ауреум Хаос — крупная система каньонов и обрушившаяся область. Вероятно, это основной источник воды для крупных отточных каналов.
Считается, что крупные каналы оттока на Марсе вызваны катастрофическими сбросами грунтовых вод. Многие из каналов начинаются в хаотической местности, где земля, по-видимому, обрушилась. В обрушившейся части видны блоки нетронутого материала. Эксперимент OMEGA на Mars Express обнаружил глинистые минералы ( филлосиликаты ) в различных местах в Aureum Chaos. Глинистым минералам нужна вода для образования, поэтому эта область могла когда-то содержать большое количество воды. [37] Ученые заинтересованы в определении того, какие части Марса содержали воду, поскольку там могут быть найдены доказательства прошлой или настоящей жизни.
1 апреля 2010 года NASA опубликовало первые изображения в рамках программы HiWish, где общественность предлагала места для фотографирования HiRISE. Одним из восьми мест был Aureum Chaos. [38] Первое изображение ниже дает широкий вид на область. Следующие два изображения взяты из изображения HiRISE. [39]
Во многих местах на Марсе породы расположены слоями. Породы могут образовывать слои разными способами. Вулканы, ветер или вода могут образовывать слои. [40] Подробное обсуждение наслоения со многими марсианскими примерами можно найти в Sedimentary Geology of Mars. [41] Иногда слои имеют разные цвета. Светлые породы на Марсе связаны с гидратированными минералами, такими как сульфаты . [42] [43] [44] [45] Марсоход Opportunity исследовал такие слои вблизи с помощью нескольких инструментов. Некоторые слои, вероятно, состоят из мелких частиц, потому что они, по-видимому, распадаются на пыль. Другие слои распадаются на большие валуны, поэтому они, вероятно, намного тверже. Считается, что базальт , вулканическая порода, находится в слоях, которые образуют валуны. Базальт был обнаружен на Марсе во многих местах. Инструменты на орбитальных космических аппаратах обнаружили глину (также называемую филлосиликатом ) в некоторых слоях.
Подробное обсуждение расслоения с многочисленными марсианскими примерами можно найти в книге «Осадочная геология Марса». [41]
Слои могут быть закалены под воздействием грунтовых вод. Марсианские грунтовые воды, вероятно, переместились на сотни километров, и в процессе они растворили множество минералов из породы, через которую они прошли. Когда грунтовые воды выходят на поверхность в низких областях, содержащих осадки, вода испаряется в тонкой атмосфере и оставляет после себя минералы в виде отложений и/или цементирующих веществ. Следовательно, слои пыли не могли впоследствии легко размываться, поскольку они были сцементированы вместе.
,
Несколько мест в четырехугольнике Margaritifer Sinus были предложены в качестве областей для отправки следующего крупного марсохода NASA, Mars Science Laboratory . Кратер Холден и кратер Эберсвальде вошли в четверку лучших. [46] Кратер Миямото был в числе семи лучших выбранных мест. Считается, что кратер Холден когда-то был озером. На самом деле, сейчас считается, что в нем было два озера. [47] Первое было более продолжительным и образовалось из дренажа внутри кратера и осадков. Последнее озеро образовалось, когда вода, запруженная в Узбойской долине, прорвалась через водораздел, а затем быстро стекла в кратер Холден. Поскольку на дне кратера есть камни диаметром в несколько метров, считается, что это было мощное наводнение, когда вода влилась в кратер. [7]
Кратер Эберсвальде содержит дельту . [48] Существует множество доказательств того, что кратер Миямото когда-то содержал реки и озера. Там было обнаружено множество минералов, таких как глины, хлориды , сульфаты и оксиды железа . [49] Эти минералы часто образуются в воде. На рисунке ниже показан перевернутый канал в кратере Миямото. Перевернутые каналы образовались из накопленных осадков, которые были сцементированы минералами. Эти каналы размылись на поверхности, затем вся область была покрыта отложениями. Когда позже отложения были размыты, место, где существовало русло реки, осталось, потому что затвердевший материал, который был отложен в канале, был устойчив к эрозии. [50] Iani Chaos , изображенный ниже, был одним из 33 лучших мест высадки. Там были обнаружены отложения гематита и гипса . [51] Эти минералы обычно образуются в связи с водой.
Целью Марсианской научной лаборатории является поиск признаков древней жизни. Есть надежда, что более поздняя миссия сможет вернуть образцы из мест, которые Марсианская научная лаборатория определила как, вероятно, содержащие остатки жизни. Для безопасной посадки корабля необходим гладкий, плоский круг шириной 12 миль. Геологи надеются исследовать места, где когда-то скапливалась вода. [51] Они хотели бы изучить слои осадочных пород. В конце концов, было решено отправить Марсианскую научную лабораторию, названную «Curiosity», в кратер Гейла в четырехугольнике Эолида .
Некоторые места на Марсе показывают перевернутый рельеф . В этих местах русло ручья может быть приподнятым объектом, а не долиной. Перевернутые бывшие русла ручья могут быть вызваны отложением крупных камней или цементацией. В любом случае эрозия разрушит окружающую землю и оставит старое русло в виде приподнятого хребта, поскольку хребет будет более устойчив к эрозии. Изображение ниже, сделанное с помощью HiRISE кратера Миямото, показывает хребет, который является старым руслом, ставшим перевернутым. [52]
Исследователи обнаружили ряд примеров дельт, которые образовались в марсианских озерах. Обнаружение дельт является важным признаком того, что на Марсе когда-то было много воды. Для образования дельт часто требуется глубокая вода в течение длительного периода времени. Кроме того, уровень воды должен быть стабильным, чтобы предотвратить вымывание осадка. Дельты были обнаружены в широком географическом диапазоне. [53]
Ударные кратеры обычно имеют обод с выбросами вокруг них, в отличие от вулканических кратеров, которые обычно не имеют обода или отложений выброса. По мере того, как кратеры становятся больше (более 10 км в диаметре), они обычно имеют центральный пик. [54] Пик вызван отскоком дна кратера после удара. [31] Иногда кратеры показывают слои. Кратеры могут показать нам, что лежит глубоко под поверхностью.
В декабре 2011 года марсоход Opportunity обнаружил жилу гипса, торчащую из почвы вдоль края кратера Индевор . Тесты подтвердили, что она содержит кальций, серу и воду. Минеральный гипс лучше всего соответствует данным. Вероятно, он образовался из богатой минералами воды, движущейся через трещину в скале. Жила, называемая «Хоумстейк», находится на марсианской равнине Меридиани. Она могла быть образована в условиях, более нейтральных, чем резко кислые условия, указанные другими сульфатными отложениями; следовательно, эта среда могла быть более гостеприимной для большого разнообразия живых организмов. Хоумстейк находится в зоне, где богатая сульфатами осадочная порода равнин встречается с более старой вулканической породой, обнаженной на краю кратера Индевор. [55]
Существует огромное количество доказательств того, что вода когда-то текла в речных долинах на Марсе. [56] [57] Изображения изогнутых каналов были замечены на снимках с марсианского космического корабля, датируемых началом 1970-х годов с орбитального аппарата Mariner 9. [58] [59] [60] [61] Действительно, исследование, опубликованное в июне 2017 года, подсчитало, что объем воды, необходимый для прорезания всех каналов на Марсе, был даже больше, чем предполагаемый океан, который мог быть на планете. Вода, вероятно, много раз перерабатывалась из океана в дождевые осадки вокруг Марса. [62] [63]
Интерактивная карта-изображение глобальной топографии Марса . Наведите курсор твоя мышьна изображение, чтобы увидеть названия более 60 выдающихся географических объектов, и щелкните, чтобы перейти к ним. Цвет базовой карты указывает относительные высоты , основанные на данных лазерного высотомера Mars Orbiter Laser Altimeter на Mars Global Surveyor NASA . Белые и коричневые цвета указывают самые высокие высоты (от +12 до +8 км ); за ними следуют розовые и красные (от +8 до +3 км ); желтый -0 км ; зеленый и синий — более низкие высоты (до−8 км ). Оси — широта и долгота ; отмечены полярные регионы .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
