Подсчет кратеров
Щитовой вулкан в регионе Тарсис на Марсе с обозначенными границами, круги представляют ударные кратеры, подсчитанные методом подсчета кратеров.

Подсчет кратеров — это метод оценки возраста поверхности планеты, основанный на предположениях, что когда часть поверхности планеты новая, то на ней нет ударных кратеров ; ударные кратеры накапливаются после этого со скоростью, которая считается известной. Следовательно, подсчет количества кратеров различных размеров в данной области позволяет определить, как долго они накапливались и, следовательно, как давно образовалась поверхность. Метод был откалиброван с использованием возрастов, полученных путем радиометрического датирования образцов, доставленных с Луны миссиями Луна и Аполлон . [1] Он использовался для оценки возраста областей на Марсе и других планетах, которые были покрыты потоками лавы, на Луне областей, покрытых гигантскими морями , и того, как давно области на ледяных лунах Юпитера и Сатурна были затоплены новым льдом.

Подсчет кратеров и вторичных кратеров

Метод подсчета кратеров требует наличия независимых кратеров. Независимые кратеры представляют собой первичную точку удара на поверхности планеты, в то время как вторичные кратеры представляют собой второй удар на поверхности планеты. [2] Вторичные кратеры («вторичные») — это кратеры, образованные материалом, вырванным первичным ударом, который падает обратно на поверхность через несколько секунд или минут. [2] Способ отличить первичные и вторичные кратеры — рассмотреть их геометрическое расположение; например, большие кратеры часто имеют лучи вторичных кратеров. [2] Вторичные кратеры иногда также можно распознать по их особой форме, отличной от первичных кратеров; это связано с тем, что вырванный материал медленнее и ударяется под меньшим углом, чем астероиды, которые прилетают из космоса, чтобы создать первичный кратер. [2]

Точность оценок возраста геологически молодых поверхностей, основанных на подсчете кратеров на Марсе, была поставлена ​​под сомнение из-за образования большого количества вторичных кратеров . В одном случае удар, создавший кратер Зунил, привел к образованию около сотни вторичных кратеров, некоторые из которых находились на расстоянии более 1000 км от первичного удара. [3] Если бы подобные удары также привели к образованию сопоставимого количества вторичных кратеров, это означало бы, что конкретная область Марса без кратеров не была «забрызгана большим, редким первичным кратером», в отличие от относительно небольшого количества небольших первичных ударов с момента ее образования. [4] Высокоскоростные выбросы, образующиеся из независимых кратеров, приводят к образованию вторичных кратеров, которые также могут напоминать независимые кратеры, загрязняя процессы подсчета, поскольку вторичные кратеры кажутся более круглыми и менее загроможденными, чем типичные вторичные. [5] Вторичные кратеры неизбежно загрязнят подсчет независимых кратеров, что может вызвать у некоторых людей сомнения в его эффективности (см. заголовок критики для получения дополнительной информации).

История

Первым ученым, изучившим и написавшим статью с использованием подсчета кратеров в качестве индикатора возраста, был Эрнст Эпик , эстонский астроном и астрофизик. [6] Эрнст Эпик использовал метод подсчета кратеров для датирования Лунного моря Дождей , который составил приблизительно 4,5 миллиарда лет, что было подтверждено изотопными образцами. [6] Этот метод также использовали Джин Шумейкер и Роберт Болдуин, а затем усовершенствовал Билл Хартман. [7] Работа Хартмана включает датирование Лунного моря приблизительно 3,6 миллиарда лет, что соответствует изотопным образцам. [7] В более поздние годы Герхард Нойкум усовершенствовал метод, предложив стабильную популяцию воздействия в течение периода в 4 миллиарда лет из-за неизменной формы распределения размеров кратеров и частоты. [8] Более поздние работы показали переход от лунной поверхности к кратерированию марсианской поверхности, включая работу, проделанную Нойкумом и Хартманом. [9] В течение последних десяти лет подход буферного подсчета кратеров использовался для датирования геологических формаций. [10] Калибровка, предоставленная лунными образцами, привезенными во время шести миссий Аполлона между 1969 и 1972 годами, остается бесценной для дальнейшего совершенствования и усовершенствования метода подсчета кратеров по сей день, но проводятся новые работы по компьютеризации техники подсчета кратеров с использованием алгоритмов обнаружения кратеров, которые используют изображения высокого разрешения для обнаружения небольших ударных кратеров. [11] [12]

Критика

Хотя подсчет кратеров был усовершенствован в последние годы, чтобы стать точным методом определения возраста поверхности планеты, несмотря на отсутствие изотопных образцов, в планетарном научном сообществе существуют разногласия относительно принятия подсчета кратеров как точной и достоверной формы геохронологии . Этот метод основан на предположении, что в нулевой момент времени на планете поверхность не имела кратеров, а кратеры, которые появились после нулевого момента времени, являются пространственно и временно случайными. Его можно с точностью применять только к планетам, на которых тектоническая активность незначительна или отсутствует , поскольку постоянное обновление поверхности (как на Земле ) со временем исказит истинное количество кратеров. Мелководные поверхностные механизмы, такие как эоловые отложения, эрозия и диффузионная ползучесть, также могут изменить морфологию кратеров, заставляя поверхность казаться моложе, чем она есть на самом деле. [13] Планеты, сильно покрытые водой или плотной атмосферой, также будут препятствовать точности этого метода, поскольку будут затруднены усилия по наблюдению. Планеты с плотной атмосферой также будут приводить к тому, что входящие метеоры будут сгорать из-за трения до столкновения с поверхностью планеты. [14] Земля бомбардируется примерно 100 тоннами космической пыли, песка и частиц гальки каждый день; однако большая часть этого материала сгорает в атмосфере, прежде чем когда-либо достигнет поверхности планеты. [15] Это обычное дело для космического материала размером менее 25 метров, сгорающего из-за трения в атмосфере. [15] Хотя полученные наблюдательные значения датирования лунной поверхности от Хартмана и Эпика действительно иллюстрируют возраст, который соответствует изотопным данным, они потенциально затруднены предвзятостью наблюдений и человеческими ошибками. Новые достижения продолжают совершенствовать первоначальный метод.

Приложение

Ниже приведен список исследований, в которых используется или рассматривается подсчет кратеров:

  • Датирование очень молодых планетарных поверхностей по статистике кратеров: обзор проблем и задач [13]
    • Использование небольших кратеров для анализа возраста, а также связанные с этим проблемы и ограничения, такие как проблемы с освещением и получением изображений, изменение кратеров (например, повторная шлифовка) и частота столкновений.
  • Сравнение различных методов подсчета кратеров, применяемых в Парана-Вальес [16]
    • Проверка надежности метода подсчета кратеров с использованием Парана-Вальес и сравнение результатов с другими методами, использующими точное определение возраста кратеров малого диаметра. Результаты показывают, что метод подсчета буферных кратеров более надежен на больших площадях, чем метод бассейнов.
  • Измерения частоты и размера кратеров на линейных объектах буферизировали подсчет кратеров в ArcGIS [17]
    • Анализ буферизованного подсчета кратеров с использованием программного обеспечения CraterTools в ArcGIS. Этот инструмент позволяет осуществлять точный сбор данных в областях, которые могут иметь плохое качество изображения или ограниченную область измерения.
  • Лабораторное упражнение по подсчету кратеров [18]
    • Обучающее упражнение, позволяющее определить возраст лунной поверхности, полученный с помощью снимков миссии «Аполлон», и распространить этот отработанный метод на Марс и Землю.
  • Значение вторичного кратерообразования для ограничения возраста на поверхности планет [19]
    • Обсуждает небольшие кратеры, вызванные межпланетным мусором, в сравнении со вторичными кратерами, образованными выбросами первичного удара. Результаты показывают, что небольшие кратеры могут предоставить значимые данные для помощи в определении возраста.

Смотрите также


На Викискладе есть медиафайлы по теме «Подсчет кратеров» .
  • Введение в изучение кратерообразования
  • Формирование планет: ударные кратеры

Ссылки

  1. ^ Che, Xiaochao; Nemchin, Alexander; Liu, Dunyi; Long, Tao; Wang, Chen; Norman, Marc D.; Joy, Katherine H .; Tartese, Romain; Head, James; Jolliff, Bradley; Snape, Joshua F. (12.11.2021). «Возраст и состав молодых базальтов на Луне, измеренные по образцам, доставленным Chang'e-5». Science . 374 (6569): 887–890. Bibcode :2021Sci...374..887C. doi :10.1126/science.abl7957. ISSN  0036-8075. PMID  34618547. S2CID  238474681.
  2. ^ abcd Уоттерс, Уэсли А.; Хандал, Кэрол Б.; Рэдфорд, Арден; Коллинз, Гарет С.; Торнабене, Ливио Л. (август 2017 г.). «Зависимость характеристик вторичного кратера от расстояния до объекта: морфометрия высокого разрешения и моделирование». Журнал геофизических исследований: Планеты . 122 (8): 1773–1800. Bibcode : 2017JGRE..122.1773W. doi : 10.1002/2017je005295. hdl : 10044/1/50061 . ISSN  2169-9097. S2CID  134585968.
  3. ^ Макьюэн, Альфред С.; Преблих, Брэндон С.; Тертл, Элизабет П.; Артемьева, Наталья А .; Голомбек, Мэтью П.; Херст, Мишель; Кирк, Рэндольф Л.; Берр, Девон М.; Кристенсен, Филлип Р. (2005). «Лучистый кратер Зунил и интерпретации небольших ударных кратеров на Марсе». Icarus . 176 (2): 351381. Bibcode :2005Icar..176..351M. doi :10.1016/j.icarus.2005.02.009.
  4. ^ Керр, Р. (2006). «Кто может читать марсианские часы?». Science . 312 (5777): 1132–3. doi :10.1126/science.312.5777.1132. PMID  16728612. S2CID  128854527.
  5. ^ Техас), Конференция по науке о Луне и планетах (42 : 2011 : Woodlands (2011-03-07). Программа и тезисы. Институт Луны и планет. OCLC  813618163.{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  6. ^ ab ÖPIK, EJ (1971), Кратерообразование и поверхность Луны, Advances in Astronomy and Astrophysics, т. 8, Elsevier, стр. 107–337, doi :10.1016/b978-0-12-003208-2.50008-7, ISBN 9780120032082, получено 2021-11-12
  7. ^ ab Bland, Phil (август 2003 г.). «Подсчет кратеров». Астрономия и геофизика . 44 (4): 4.21. doi : 10.1046/j.1468-4004.2003.44421.x . ISSN  1366-8781.
  8. ^ Льюис, Джон С. (сентябрь 1996 г.). «Опасности, связанные с кометами и астероидами. Под редакцией Тома Герелса, Univ. of Arizona Press, Тусон, 1994 г.». Icarus . 123 (1): 245. Bibcode :1996Icar..123..245L. doi :10.1006/icar.1996.0152. ISSN  0019-1035.
  9. ^ Хартманн, Уильям К.; Нойкум, Герхард (2001), Хронология кратерообразования и эволюция Марса, Серия космических наук ISSI, т. 12, Дордрехт: Springer Netherlands, стр. 165–194, Bibcode : 2001cem..book..165H, doi : 10.1007/978-94-017-1035-0_6, ISBN 978-90-481-5725-9, получено 2021-12-10
  10. ^ Кнейссл, Т.; Михаэль, ГГ; Платц, Т.; Уолтер, ШГ (01.04.2015). «Определение возраста линейных поверхностных объектов с использованием подхода подсчета буферизованных кратеров – примеры систем грабенов Сиренум и Фортуна Фосса на Марсе». Icarus . 250 : 384–394. Bibcode :2015Icar..250..384K. doi :10.1016/j.icarus.2014.12.008. ISSN  0019-1035.
  11. ^ Стэнсбери, Эйлин (2016-09-01). "Лунные породы и почвы с миссий Аполлон". Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Архивировано из оригинала 2011-07-23 . Получено 2021-12-10 .
  12. ^ Lagain, A.; Servis, K.; Benedix, GK; Norman, C.; Anderson, S.; Bland, PA (2021). «Вывод возраста модели крупных марсианских ударных кратеров с использованием методов автоматического подсчета кратеров». Earth and Space Science . 8 (2): e2020EA001598. Bibcode :2021E&SS....801598L. doi : 10.1029/2020EA001598 . hdl : 20.500.11937/82726 . ISSN  2333-5084. S2CID  234173694.
  13. ^ ab Williams, Jean-Pierre; Bogert, Carolyn H. van der; Pathare, Asmin V.; Michael, Gregory G.; Kirchoff, Michelle R.; Hiesinger, Harald (2018). «Датирование очень молодых планетарных поверхностей по статистике кратеров: обзор проблем и задач». Meteoritics & Planetary Science . 53 (4): 554–582. Bibcode :2018M&PS...53..554W. doi : 10.1111/maps.12924 . ISSN  1945-5100. S2CID  134465391.
  14. ↑ Администратор, NASA Content (24.03.2015). "Asteroid Fast Facts". NASA . Получено 10.11.2021 .
  15. ^ ab Администратор, NASA Content (2015-03-24). "Asteroid Fast Facts". NASA . Получено 2021-12-03 .
  16. ^ Bouley, S.; et al. (2021-11-10). "Сравнение различных методов подсчета кратеров, применяемых к Парана-Валлес" (PDF) . Конференция по лунной и планетарной науке . 40 .
  17. ^ Кнейссель, Т.; и др. (2021-11-10). "Измерения размера-частоты кратеров на линейных объектах с буферизацией подсчета кратеров в ArcGIS" (PDF) . Конференция по науке о Луне и планетах . 44 .
  18. ^ "Лабораторное упражнение по подсчету кратеров". Преподавательская деятельность . Получено 11.12.2021 .
  19. ^ Макьюэн, Альфред С.; Бирхаус, Эдвард Б. (2006-05-01). «Значение вторичного кратерообразования для ограничений возраста на планетарных поверхностях». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 34 (1): 535–567. Bibcode : 2006AREPS..34..535M. doi : 10.1146/annurev.earth.34.031405.125018. ISSN  0084-6597.

Дальнейшее чтение

  • Мелош, Х. Дж. (1989). Образование ударного кратера: геологический процесс . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Oxford University Press. С. 3–241. ISBN 0-19-504284-0.
Получено с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crater_counting&oldid=1249043634"