АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2012, том 46, № 1, с. 3-20
УДК 523-34
СОВРЕМЕННЫЕ СКЛОНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЛУНЕ
© 2012 г. В. В. Шевченко1, П. К. Пине2, С. Д. Шеврель2, И. Даду2, Я. Лу1, Т. П. Скобелева1,
О. И. Кварацхелия3, К. Роземберг2
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва 2 UMR5562/DTP, Обсерватория Миди-Пиренеи, Тулуза, Франция 3 Абастуманская астрофизическая обсерватория, Абастумани, Грузия Поступила в редакцию 21.03.2011 г.
На основании дистанционных спектральных исследований, проведенных с борта КА Clementine, и материалов крупномасштабной съемки с борта КА LRO (Lunar Reconnaissance Orbit) исследованы склоновые перемещения материала в лунных кратерах. Морфологический анализ кратерных форм на основе крупномасштабных изображений и спектральные и спектрополяризационные оценки экспозиционного возраста (или зрелости) склонового материала приводят к выводу, что наблюдаются обнажения, процесс формирования которых, возможно, носит современный характер. Нижний предел возраста этих структур оценивается величиной 40—80 лет. Таким образом, склоновые перемещения поверхностного вещества могут продолжаться и в настоящее время вне зависимости от возраста изучаемого кратера. Склоновые движения раздробленного сыпучего материала, создающие свежие обнажения подповерхностных горизонтов морских или материковых ландшафтов, расширяют возможности исследований глубинного вещества Луны. Для анализа рассматриваемого явления использованы кратеры размером 16 и 30 км. Соответствующая протяженность свежих обнажений, зависящая от размеров исследуемых кратеров, может составлять до нескольких километров. В связи с этим появляется перспектива дистанционного анализа пород, вышедших на поверхность с глубин, по крайней мере, до нескольких сотен метров. В рассматриваемом случае появляются возможности контактного анализа подповерхностного вещества без применения трудоемких операций, связанных с доставкой на лунную поверхность оборудования для глубинного бурения.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение наблюдаемых изменений на лунной поверхности, часть из которых можно отнести к современным процессам, представляет исключительный интерес. В последнее время, когда в научном обороте оказались фотографические и спектральные данные с высоким разрешением, полученные орбитальными аппаратами, появились новые возможности исследования. Возникли перспективы проследить не только изменения, вызываемые ударными явлениями, но и процессы, носящие систематический характер. К последним относятся явления склоновых перемещений поверхностного материала на внутренних стенках кратеров. Если первые свидетельства подобных ландшафтных изменений, как правило, были отнесены к процессам постударных изменений, связанных непосредственно с фактом образования рассматриваемого кратера, то последующие исследования позволяют в ряде случаев пересмотреть эти представления. Морфологический анализ кратерных форм на основе крупномасштабных изображений и, особенно, спектральные и спек-трополяризационные оценки экспозиционного возраста (или зрелости) склонового материала приводят к выводу, что наблюдаются образования, процесс формирования которых продолжается в течение значительного периода времени
после момента ударного образования кратера. Основываясь на изученных примерах, можно с большой долей вероятности предположить, что подобные склоновые перемещения поверхностного вещества могут продолжаться и в настоящее время вне зависимости от возраста изучаемого объекта. Помимо исследований собственно наблюдаемых пород, открываются перспективы анализа процессов, вызывающих движение вещества, что привносит новые сведения о современной эволюции лунной среды.
Склоновые движения раздробленного сыпучего материала, создающие свежие обнажения подповерхностных горизонтов морских или материковых ландшафтов, расширяют возможности исследований глубинного вещества Луны. Поскольку протяженность склоновых изменений зависит от размеров кратеров, появляется перспектива дистанционного анализа пород, фактически залегающих на глубинах по крайней мере до нескольких сотен метров.
При рассмотрении технических решений экспериментов, проводимых непосредственно в лунных условиях, появляются возможности контактного анализа подповерхностного вещества без применения трудоемких операций, связанных с глубинным бурением.
Рис. 1. Снимок кратера Каррел (Жансен В), полученный во время орбитальной съемки с борта КК Apollo-15 в 1971 г. панорамной камерой, снимок № 9866 (Apollo..., 1978). Координаты центра кратера 26.7° в.д., 10.7° с.ш. Север вверху. Рамкой обозначена область, изображение которой сделано с большим разрешением с борта КА LRO (рис. 2).
Результаты проведенных исследований получены на отдельных примерах изучения доступных в настоящее время спектральных съемок и изображений, полученных с высоким разрешением. В то же время постоянно поступающая новая информация неизменно подтверждает сделанные в работе основные выводы.
СКЛОНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В КРАТЕРЕ КАРРЕЛ
По-видимому, признаки склоновых перемещений материала по внутренним валам молодых кратеров впервые были обнаружены при анализе отдельных снимков, полученных с большим разрешением в процессе орбитальных съемок с борта КК Apollo. На рис. 1 представлено изображение молодого кратера Каррел (Жансен В) неправильной формы, имеющего наибольший поперечник около 16 км (Apollo..., 1978). Своеобразные "потеки" материала наблюдаются по всей окружности внутреннего вала кратера. Различие в альбедо поверхностных обнажений позволяет идентифицировать выходы материала из разных горизонтов подповерхностных слоев. Более темные детали указывают на то, что склоновые перемещения происходили не только от верхней бровки вала кратера, но и на некотором расстоянии вдоль стенки. Из этого наблюдения можно заключить, что осыпи развивались в разное время и имели причиной, по-видимому, различные по времени силовые импульсы.
Ранние оценки рассматриваемого явления содержатся в работе Howard (1973а; 1973b). Учиты-
вая морфологию образований и протяженность отдельных деталей, автор предположил, что наблюдается движение мелкодисперсной фракции при коэффициенте трения скольжения всего лишь 0.2. Важные выводы данного исследования заключались в определении характера перемещения вещества, подобного текучим потокам, и недавнее время наблюдаемых изменений, что отделяет эти процессы от самого ударного события.
Позднее исследования Hawke, Whitford-Stark (1982) подтвердили основные выводы, полученные Howard, за исключением величины коэффициента трения скольжения, которая для потоков мелкодисперсного вещества в кратере Каррел (Жансен В) согласно расчетам этих авторов оказалась равной 0.435.
Похожие образования на внутренних склонах марсианских кратеров были обнаружены по результатам съемки КА Mars Orbiter (Malin, Edgett, 2000). Детальный обзор этих исследований опубликован в работах Kolb и др. (2010a; 2010b). Природа марсианских склоновых потоков более очевидна, поскольку по общему мнению многочисленных исследователей, основную роль в образовании подобных селей играют тающие подповерхностные ледяные включения.
В настоящее время благодаря результатам съемки с высоким разрешением, проводимой в рамках эксперимента LRO/LROC (Lunar Reconnaissance Orbit/Lunar Reconnaissance Orbit Camera) изображения потоков мелкодисперсного вещества на внутренних склонах кратера Каррел передают самые мельчайшие детали этих образований. На
рис. 2 приводится монтаж из двух фрагментов изображений центральной части кратера Каррел, полученных с борта КА LRO. Согласно оценкам перепадов высот, определенных методом измерения теней (Lunar chart, 1962), северный вал рассматриваемого кратера имеет средний угол склона около 17°, а южный вал в пределах приводимого на рис. 2 изображения имеет угол склона около 20°. Протяженность наиболее значительных потоков сыпучего материала на северном склоне кратера достигает от 2.0 до 2.9 км. На южном склоне потоки менее протяженны и не превышают 1.9 км.
Наиболее протяженные детали проявления склоновых движений материала в северо-западном секторе вала кратера имеют и более высокое альбедо. Анализ крупномасштабных изображений потоков показывает, что более свежие образования, выделяемые по взаимному наложению, отличаются более высоким альбедо.
Естественным источником колебаний, вызывающих склоновые движения материала, с большой долей вероятности являются сейсмические явления, возникающие при глубинных разломах или при падении метеоритов.
Если предположить, что "спусковым механизмом" склоновых движений сыпучего материала могут быть сейсмические процессы, вызываемые ударными явлениями, то следует обратить внимание на молодой кратер, лежащий к северо-западу от кратера Каррел (рис. 1). Диаметр кратера составляет 560 м, а его недавнее происхождение подтверждается наличием существенного поля выбросов повышенной яркости. Характерно, что наиболее протяженные и выделяющиеся высоким альбедо потоки находятся на склонах, непосредственно обращенных к указанному ударному кратеру.
Допустив генетическую связь появления ударного кратера с последними по времени потоками склоновых осыпей, можно оценить нижнюю границу возраста данных событий. Указанный ударный кратер уверенно обнаруживается на снимке N5818 из фотографического лунного атласа, полученного в октябре 1965 г. (Kuiper и др., 1967). Таким образом, рассматриваемое событие могло произойти не менее чем 44 года тому назад.
Эту оценку подтверждает и сравнение структуры самих склоновых потоков. На рис. 3 приведены изображения части южного вала кратера Кар-рел, полученные с интервалом 38 лет. Изображения получены в примерно одинаковых условиях освещения (при высоком Солнце). Различия в ракурсе съемок и разрешении все же позволяют уверенно прослеживать тождественные детали склоновых потоков. Детальное сравнение изображений показывает, что за указанный выше период времени не появились новые образования размером более 100—150 м.
Крупномасштабные снимки наблюдаемых склоновых потоков допускают принципиальную
Рис. 2. Монтаж из двух фрагментов изображений M
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.