УДК 523.3
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТЕКСТ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО МЕСТА ПОСАДКИ
ЭКСПЕДИЦИИ ЛУНА-ГЛОБ
© 2014 г. М. А. Иванов1, 2, 3, А. М. Абдрахимов1, 2, А. Т. Базилевский1, 2, 3, Дж. Л. Диксон2, Дж. У. Хэд2, Л. Чик2, Дж. Виттен2, М. Т. Зубер4, Д. Е. Симт5, Е. Мазарико5,
С. Д. Нейш6, Д. Б. Дж. Басси7
Институт геохимии и аналитической химии им. Вернадского, РАН, Москва, Россия
2Университет Брауна, Провиденс, США 3 Московский государственный университет геодезии и картографии, Москва, Россия 4Массачусетский технологический институт, Бостон, США 5Годдардовский центр, Гринбелт, США 6Флоридский технологический институт, Мельбурн, США 7 Университет Джона Хопкинса, Лаборатория прикладной физики, Вашингтон, США e-mail: mishaivn@mtu-net.ru; Mikhail_Ivanov@Brown.edu Поступила в редакцию 18.07.2014 г.
Регион, выбранный для осуществления экспедиции Луна-Глоб, расположен в южной части вала крупнейшего бассейна South Pole-Aitken (SPA). Фотогеологический анализ поверхности этой области по фотокартам LRO-WAC (разрешение 100 м/пкс) позволил выявить и закартировать следующие группы морфологических подразделений (типов местности). (1) Подразделения, связанные с формированием относительно свежих ударных кратеров. (2) Типы местности, связанные с более крупными (более 100 км в диаметре) и деградированными кратерами: (2а) внешние фации и (2б) внутренние фации. (3) Типы местности, которые составляют межкратерное пространство. Сопоставление геологической карты с картой распределения потока эпитепловых нейтронов (Mitro-fanov и др., 2012) показывает, что корреляций между ними не наблюдается. Следовательно, в регионе экспедиции Луна-Глоб не следует ожидать наличия вещественных комплексов, материал которых содержал бы повышенные концентации воды и которые, таким образом, могли бы служить целями наиболее высокого приоритета. Сравнение карты распределения нейтронного потока с картой круговой поляризации радарного луча (Mini-RF) также демонстрирует отсутствие корреляции. Это означает, что высокие значения круговой полярицации отражают не скопления льда, а, скорее, повышенное содержание каменистых обломков. Если ледяные фрагменты и присутствуют, их размеры должны быть значительно меньше длины волны радара (12.6 см). Планируемый регион работы экспедиции Луна-Глоб, расположенный на валу крупнейшего и, вероятно, древнейшего из сохранившихся бассейнов Луны (SPA), дает потенциальную возможность проанализировать очень древнее вещество этой планеты, что может ввести важные ограничения на спектр моделей происхождения Луны.
DOI: 10.7868/S0320930X14060024
ВВЕДЕНИЕ
Главная научная цель экспедиции Луна-Глоб — изучение летучих компонентов, конкретно воды, в реголите южной приполярной области. Теоретические соображения о возможности присутствия летучих, в частности воды, в приполярных областях Луны (Watson и др., 1961; Arnold, 1979) подтвердились данными экспедиций Lunar Prospector (Feldman и др., 1998), LCROSS (Colaprete и др., 2010), и Lunar Reconnaissance Orbiter (the LEND spectrometer (Mitrofanov и др., 2010) представили свидетельства присутствия воды в обеих приполярных областях Луны, а количественные расчеты указывают на то, что количество воды в реголите этих областей может достигать первых процентов. Набор инструментов экспедиции
Луна-Глоб ориентирован на проведение прямых анализов грунта для количественного исследования летучих, их фазового, химического и изотопного состава (см., например, Zelenyi и др., 2010).
Баллистические ограничения экспедиции Луна-Глоб позволяют исследовать грунт в секторе южной приполярной области, ограниченном координатами 70°—85° ю.ш., 0°—60° в.д. (рис. 1). Новые топографические данные высокого разрешения, полученные с помощью лазерного высотомера LOLA на борту КА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) (Smith и др., 2010), показывают, что эта область представляет собой часть внешнего вала крупнейшего и, вероятно, древнейшего ударного бассейна на Луне — Южный полюс-Эйткен (SPA) (Stewart-Alexander, 1978; Wilhelms и
Рис. 1. Фотокарта района посадки СА Луна-Глоб. Мозаика снимков широкоугольной камеры (WAC) КА LRO. Разрешение 100 м/пкс, полярная стереографическая проекция. Белые квадраты указывают положение рисунков, указанных в тексте.
др., 1979). Такое положение посадочного сектора позволяет обратиться не только к исследованиям летучих компонентов реголита, но и изучению древнейшего вещества Луны.
Знание региональной/локальной геологической ситуации и распределения высот поверхности необходимо для выбора места посадки спускаемого аппарата, понимания типа опробывае-мого вещества и оценки степени риска при посадке в той или иной выбранной точке.
Фотогеологический анализ данных, полученных в экспедиции Lunar Orbiter, позволил составить геологическую карту области Луны, находящейся южнее 45° ю.ш. (Wilhelms и др., 1979). Из-за ограничений, связанных с пространственным разрешением и геометрией съемки и условий освещения, эта карта показывает только общую картину геологического строения региона. Новые изображения поверхности и топографические данные, обладающие высоким пространственным разрешением и качеством съемки, позволя-
Таблица 1. Морфологические подразделения в области посадки
Ассоциация Фация Подразделение Индекс
Малые кратеры Кратеры с выраженными выбросами cpe
Кратеры со слабо заметными выбросами cse
Кратеры с острым гребнем, но без выбросов cne
Крупные кратеры Гладкие равнины на днище fps
Днище Гладко-бугристые равнины на днище fpsh
Бугристые равнины на днище fph
Внешняя Валы крупных кратеров lcr
Внутренняя Стенки и центральные массивы lcwm
Межкратерный материал Гладкие межкратерные равнины icps
Бугристые межкратерные равнины icph
Высокостоящие массивы icmr
ют существенно детализировать и дополнить существующую карту, подойти к целенаправленному выбору мест посадки и приоритизировать их в соответствии с научными целями экспедиции и потенциальной опасностью.
В этой статье мы приводим морфологические характеристики типов местности, слагающих поверхность в регионе исследования экспедиции Луна-Глоб. Новая геоморфологическая карта региона, отображающая пространственное распределение этих типов местости, сопоставлена с имеющейся геологической картой (Wilhelms и др., 1979) и калибрована в терминах относительного возраста. Эта процедура позволила придать закартированным типам местности стратиграфический смысл, поместить их в контекст глобальной стратиграфической схемы Луны (см., например, Wilhelms, 1987) и провести предварительный анализ ожидаемых результатов в потенциальных местах посадки.
ТИПЫ МЕСТНОСТИ В РЕГИОНЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ МЕСТ ПОСАДКИ ЛУНА-ГЛОБ
Первыми шагами в нашем исследовании были определение и классификация форм рельефа и сведение их в специфические морфологические единицы (типы местности), образующие поверхность региона экспедиции Луна-Глоб. Для характеристики типов местности мы использовали мозаики изображений, полученных широкоугольной камерой аппарата LRO (LRO-WAC). Пространственное разрешение таких снимков составляет 100 м/элемент изображения (пкс). Типы местности определялись традиционным фотогеологическим способом: если поверхность в той или иной области характеризуется специфической морфологией, отличной от окружающих территорий, такая морфология определяет морфологичскую единицу (см., например, Wilhelms, 1974). Важны-
ми дополнительными критериями при определении морфологической единицы служат ее топографическая позиция и положение относительно других заметных форм рельефа. Например, морфологически гладкие равнины в межкратерном пространстве и на днище крупных кратеров были отнесены к разным типам местности, которые, вроятно, имеют разное происхождение.
Фотогеологический анализ мозаик LROC-WAC позволил выделить одиннадцать типов местности на изучаемой территории (табл. 1). Практически все они связаны с ударными кратерами. К наиболее выразительным типам местности можно отнести сравнительно небольшие (первые десятки километров в диаметре) и свежие ударные кратеры. Совокупность таких кратеров была разделена на три группы. К первой группе относятся кратеры с резким гребнем вала и заметным покровом выбросов (тип местности сГре). Таких кратеров всего четыре; их диаметры меняются от 10 до 30 км. Самый крупный кратер из этой группы (78.5° ю.ш., 23.5° в.д.) перекрывает южную часть вала крупного кратера 8^отЪег§ег (рис. 2а). Выбросы кратеров типа сГре морфологически выразительны и выглядят бугристыми вблизи вала и струйчатыми на удалении от кратера (например, на днище кратера 8^отЪег§ег). Диаметр сплошной зоны выбросов крупнейшего кратера этого морфологического типа составляет примерно 100 км. Выбросы драпируют подстилающую поверхность и в некоторой степени сглаживают ее крупноглыбовую (сотни метров—первые километры) текстуру.
Кратеры с менее заметными выбросами (тип местности cfse) образуют вторую группу относительно свежих кратеров. У таких кратеров отсутствуют бугристые и струйчатые фации выбросов, но они окружены цепочками вторичных кратеров (рис. 2б). Такие кратеры более распространены и характеризуются острой кромкой вала, плоским
Рис. 2. Примеры наиболее свежих кратеров в области исследования. (а) Кратер с хорошо заметным покровом выбросов (морфологическое подразделение Гсре). Белые стрелки указывают на струйчатую текстуру поверхности выбросов, черная стрелка указывает на выбросы, перекрывающие днище крупного кратера 8сИотЪе^ег. (б) Кратер со слабо выраженным покровом выбросов (морфологическое подразделение й^е). Кратер имеет острый гребень вала и террасированные стенки. (в) Кратеры с острыми гребнями валов, но без различимых покровов выбросов (морфологическое подразделение йспе).
Все изображения камеры WAC, разрешение 100 м/пкс, полярная стереографическая проекция.
днищем (если кратеры достаточно крупные, например, >10 км), конической формой кратерной депрессии и, иногда, террасированными стенками. Диаметр крупнейшего кратера из второй группы равен примерно 25 км, а его глубина около 2.5 км.
К третьей группе наиболее свежих кратеров (морфологический тип сйпе) были отнесены т
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.