научная статья по теме СМЕНА РЕЖИМОВ ОБНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВЕНЕРЫ Астрономия

Текст научной статьи на тему «СМЕНА РЕЖИМОВ ОБНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВЕНЕРЫ»

УДК 523.42

СМЕНА РЕЖИМОВ ОБНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВЕНЕРЫ

© 2015 г. М. А. Иванов

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия Университет Брауна, Провиденс, США e-mail: mikhail_ivanov@brown.edu Поступила в редакцию 25.03.2014 г.

В работе характеризуются режимы вулканического обновления поверхности Венеры. Частотно-размерное распределение полей региональных и лопастных равнин указывает на более вероятное формирование региональных равнин за счет лавового затопления. Проанализированы геологические соотношения ударных кратеров с равнинными комплексами разного возраста. Установлено, что только 3% кратеров, расположенных на более древних региональных равнинах, подтоплено материалом равнин. Примерно 50% кратеров, распложенных на более молодых лопастных равнинах, подтоплено лавами равнин. И частотно-размерное распределение полей региональных равнин, и количество подтопленных ими кратеров указывают на их "катастрофическое" формирование. Для лопастных равнин эти параметры указывают на постепенное и растянутое во времени накопление их материала. Таким образом, на протяжении видимой части геологической истории Венеры характер вулканического обновления поверхности менялся радикальным образом.

Ключевые слова: Венера, ударные кратеры, обновление поверхности, подтопленные кратеры, вулканизм. DOI: 10.7868/S0320930X15010016

ВВЕДЕНИЕ

Стратиграфическая схема Венеры, основанная на результатах глобального геологического картирования поверхности планеты (Ivanov, Head, 2011) и описывающая последовательность геологических событий в глобальном масштабе, позволяет обратиться к проблеме изменения стиля и темпа эндогенных процессов на Венере. Важным компонентом этой проблемы является вопрос о наличии или отсутствии планетарных эволюционных трендов тектонических и вулканических процессов.

На сегодняшний день существуют две альтернативные модели геологической истории, которые по-разному отвечают на этот вопрос. В первой, эволюционной, модели утверждается, что геологическая история Венеры состоит из выраженных эпизодов, когда обновление поверхности было связано преимущественно с каким-либо одним фактором, например вулканической активностью определенного типа (Basilevsky, Head, 1998). В альтернативной, стационарной, модели существование таких трендов отрицается, а геологическая летопись представляется хаотичным сложением вулканических и тектонических процессов (Guest, Stofan, 1999). Сразу следует оговориться, что авторы стационарной модели не рассматривают количественную сторону вопроса, например, насколько распространенным был тот или иной процесс на протяжении видимой геологической истории.

Очень слабые эрозионные процессы на Венере (Arvidson и др., 1992) приводят к тому, что обновление поверхности планеты главным образом связано с накоплением на поверхности лав или ее нарушением тектоническими стуктурами. Из этого следует то, что геологическая ситуация в регионах, не затронутых более молодой вулканической или тектонической активностью, сохраняется практически неизменной с момента становления и позволяет качественно и, иногда, количественно интерпретировать последовательность событий в прошлые эпохи.

Третьим важнейшим процессом формирования поверхности Венеры, как на других планетах земной группы, выступает ударное кратерообра-зование (Базилевский и др., 1983; Melosh, 1989). Главной особенностью этого процесса в эпоху, следовавшую за периодом интенсивной метеоритной бомбардировки, является квазистационарный темп формирования ударных кратеров (Hartmann, 1973; Neukum, Wise, 1976; Ivanov, 2001; Neukum и др., 2001). Это обстоятельство позволяет использовать кратерную летопись в качестве стационарного временного маркера, показывающего интенсивность эндогенных процессов, конкурирующих с ударным.

В данной статье рассматриваются соотношения ударных кратеров Венеры с ее обширными вулканическими равнинами. Равнины являются наиболее распространенной формой рельефа Ве-

Таблица 1. Площадь поверхности, занятая главными равнинными подразделениями на Венере

Подразделение Площадь, 106 км2 % Поверхности

Щитовые равнины (рзЬ) 79.3 17.4

Региональные равнины, нижнее подразделение (гр1) 141.4 31.0

Региональные равнины, верхнее подразделение (гр2) 42.0 9.2

Лопастные равнины (р1) 37.8 8.3

неры и, следовательно, играли основную роль в процессах обновления ее поверхности. Главными вопросами, на которые мы пытаемся найти ответы, являются следующие. Каковы гелогические соотношения ударных кратеров и вулканических равнин Венеры? Как эти соотношения менялись для стратиграфически разных равнинных комплексов? Свидетельствует ли количество ударных кратеров, подтопленных лавами равнин разного возраста, о наличии или отсутствии долгоперио-дических изменений темпа накопления вулканического материала? Эти вопросы являются ключевыми для характеристики режимов обновления поверхности Венеры.

ОСНОВНЫЕ РАВНИННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ВЕНЕРЫ

Хотя формы рельефа Венеры, связанные с проявлениями вулканизма, весьма разнообразны по морфологии и распространенности (Guest и др., 1992; Head и др., 1992; Crumple, Aubele, 2000), наибольшее значение имеют четыре типа вулканических равнин, которые покрывают основную часть (около 70%) поверхности планеты (табл. 1). К этим типам местности относятся следующие.

Щитовые равнины (psh, покрывают примерно 18.5% поверхности Венеры) характеризуются наличием огромного количества небольших (от 1—2 до 10—15 км) куполов щитообразной или конусообразной формы, которые интерпретируются как небольшие моногенные вулканы (Aubele, Slyuta, 1990; Guest и др., 1992; Head и др., 1992) (рис. 1а). Во многих случаях вулканы сближены друг с другом и образуют кластеры. Поверхность как самих вулканов, так и равнин между ними, морфологически гладкая и имеет примерно одинаковое радарное альбедо, отличающееся от альбедо окружающих территорий.

Региональные равнины (rp, покрывают примерно 42.8% поверхности Венеры). Среди региональных равнин выделяются два подтипа, различающиеся характерной картиной радарного альбедо.

Материал нижнего подразделения региональных равнин (rp1, покрывает примерно 33% поверхности Венеры) имеет морфологически гладкую поверхность, деформированную узкими извилистыми грядами, которые образуют региональную

сеть (Sandwell и др., 1997; Bilotti, Suppe, 1999) субпараллельных, ветвящихся и пересекающихся структур (рис. 1б). Главные отличия этого подразделения заключаются в том, что поверхность равнин слабо деформирована, за исключением извилистых гряд и, местами, трещин, и в абсолютно подавляющем большинстве случаев не имеет видимых источников вулканического материала.

Верхнее подразделение региональных равнин (rp2, покрывают примерно 9.8% поверхности Венеры) характеризуется морфологически гладкой поверхностью, умеренно деформированной извилистыми грядами. Гряды принадлежат к тому же семейству структур, нарушающих нижнее подразделение. Ключевое различие между верхним и нижним подразделениями заключается в величине и картине радарного альбедо: в отличие от однообразного и низкого альбедо нижнего подразделения, верхнее имеет явно повышенное альбедо, его проявления выражены, как правило, в форме крупных лавовых потоков протяженностью десятки—сотни километров. Важно подчеркнуть, что обе разновидности региональных равнин деформированы извилистыми грядами, которые образуют глобальную сеть тектонических структур (Sandwell и др., 1997; Bilotti, Suppe, 1999), сформированную, вероятно, в течение относительно узкого интервала времени (McGill, 2004а; 2004b; Basi-levsky Head, 2006).

Лопастные равнины (pl, покрывают примерно 8.8% поверхности Венеры) представлены обширными полями материала, практически не нарушенного тектоникой, за исключением мощных структур растяжения рифтовых зон. Характерной особенностью лопастных равнин является альбед-ная картина их поверхности, состоящая их многочисленных и перекрывающих друг друга радарно-ярких и радарно-темных потоковидных структур, достигающих в ширину десятков, а в длину — сотен километров (рис. 1в). Условия на поверхности Венеры дают возможность практически однозначно интерпретировать структурные элементы лопастных равнин как потоки лав с относительно гладкой (темной) и шероховатой (яркой) поверхностью, а области сосредоточения этих потоков — как вулканические центры (например, крупные вулканы или вулканические провинции).

Рис. 1. Примеры поверхности главных равнинных подразделений на Венере.

МОРФОЛОГИЯ УДАРНЫХ КРАТЕРОВ ВЕНЕРЫ

Ударные кратеры — результат столкновения космических объектов с поверхностью планетного тела. Таким образом, кратерообразование представляет собой внешний (по отношению к планете) процесс, результаты которого меняются под действием планетных эндогенных и экзогенных геологических факторов, обновляющих поверхность. Следовательно, степень сохранности ударных кратеров — один из важнейших показателей интенсивности процессов преобразования поверхности. Например, на поверхности Марса можно наблюдать весь спектр преобразования кратеров (рис. 2). Там есть структуры, которые практически полностью стерты, неразличимы морфологически и обнаруживаются только по топографическим

данным (Head и др., 2002), есть множество полузатопленных кратеров, присутствие которых выдает только вал, а также обнаружены совсем свежие кратеры, образованные в последние несколько лет (Malin и др., 2006) и демонстрирующие все исходные морфологические признаки кратеров.

Радиолокационные изображения поверхности Венеры, переданные КА Magellan, позволяют охарактеризовать степень сохранности ударных кратеров с достаточно высокой точностью, определяемой разрешением съемки (примерно 100—150 м). Впервые детальный анализ морфологии ударных кратеров Венеры был проведен в работе (Schaber и др., 1992). Там было показано, что примерно 62% кратеров демонстрируют исходную морфологию и не модифицированы вулканическими или тектоническими процессами. Эта работа ос-

Рис. 2. Пример разной сохранности ударных структур на Марсе, где повсеместно встречаются кратеры, в разной степени модифицированные эндогенными (ву

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.

Показать целиком