ВЕРХНИЕ ГОРИЗОНТЫ КОРЫ МАРСА - Сейсмичность Марса

Поверхность Марса покрыта чехлом обломочного материала (реголита), в образовании которого важную роль играли экзогенные процессы: эоловые, локально-флювиальные, гравитационные, мерзлотные, эолово-гляциальные, метеоритная бомбардировка. Мощность реголита колеблется от сотен метров до нескольких ки-лометров. Время воздействия указанных процессов на поверхность планеты исчисляется от сотен миллионов до нескольких миллиардов лет. В итоге сформировался оса-дочный чехол значительной мощности - до нескольких километров в отдельных регионах. Доминирующим про-цессом, интенсивно действовавшим в начальный период эволюции поверхности Марса (более 4 млрд. лет назад), была метеоритная бомбардировка Древней коры плане-ты. Этот процесс создал сильно кратерированный ланд-шафт (похожий на поверхность лунных материков) и привел к значительному раздроблению верхних горизон-тов литосферы и формированию мощного чехла мегарс-голита. Мощность такого слоя на Марсе может дости-гать 2 км.

Так как Марс обладал атмосферой и в прошлом, то ветровая деятельность на его поверхности, полностью лишенной растительного покрова (столь характерного для Земли), приводила к "пересортировке" поверхност-ного материала и дифференцированному переносу его в локальные понижения (кратеры) и обширные депрес-сии в сотни километров поперечником (ударные бассей-ну). Такой процесс продолжался всю геологическую ис-торию планеты и сформировал осадочные толщи, мощ-ность которых в отдельных местах может составлять несколько километров.

Заметную роль в образовании осадочного чехла иг-рают полярные шапки. Здесь ежегодно в течение сотен миллионов лет происходит конденсация основных ком-понентов марсианской атмосферы (COv и IЬО), сопро-вождаемая осаждением пыли и накоплением эпизодичес-ких песчано-пылевых покровов. Это привело к форми-рованию серии пачек слоистых отложении, общая мощность которых достигает нескольких километров.

Многолетние наблюдения за пылевыми облаками в атмосфере Марса, наземные поляриметрические наблю-дения и сопоставление суточного хода температуры по-верхности с режимом инсоляции свидетельствуют о том, что поверхность планеты перекрыта тонкозернистым ма-териалом. Наиболее достоверная информация о свой-ствах этого материала получена с помощью космических аппаратов. Так, плотность поверхностного грунта Марса, оцененная по величине тепловой инерции (характеризу-ющей способность грунта к нагреванию и остыванию) составляет около 1,2 г/см3. Средняя плотность марсиан-ского грунта, по данным радиолокации, равна 1,7 г/см3. Такая оценка справедлива во всем диапазоне радиоволн от 3,8 до 70 см, а так как глубина проникновения элек-трических волн в этом диапазоне колеблется от несколь-ких десятков сантиметров до 10 м, получается, что грунт в поверхностном слое мощностью до 10 м. довольно однороден.

При средней плотности грунта 1,4 г/см3 и принятой плотности составляющих его частиц базальтового соста-ва 2,8 г/см3 пористость поверхностного грунта па Мар-се может составлять примерно 50%.

Поскольку сила тяжести на Марсе в 2,5 раза меньше, чем на Земле, то трещины в коренных породах будут полностью "закрываться" соответственно па большей глубине (около 12 км, на Земле - около 5 км). Исхо-дя из этого можно принять, что плотность чехла обло-мочного материала на Марсе на глубинах до нескольких километров будет порядка 2,2-2,5 г/см3, средняя порис-тость в нем около 20%- В масштабе нескольких десятков километров поверхностный материал на Марсе доволь-но однороден п средний размер его частиц оценивается в интервале 0,1-5 мм.

марсианские ландшафты в местах посадок.

Рис. 1. Марсианские ландшафты в местах посадок. "Викинг-1" (равнина Хриса)

марсианские ландшафты в местах посадок.

Рис. 1. Марсианские ландшафты в местах посадок. "Викинг-2"

(равнина Утопия) выглядит подобно каменистым пустыням на Земле.

О наличии на поверхности тонкого материала свиде-тельствуют резкие суточные колебания температур по-верхности, быстро затухающие на небольшой глубине (около 25 см). Панорамные изображения с "Викинга-1, -2" подтверждают наличие на поверхности планеты как грубообломочного, так и тонкозернистого материале) (рис. 1). Исследование поверхностного грунта в месте посадки "Викинга-1" показало, что частицы в интерва-ле размеров 0,01-0,1 мм составляют 60% на участках "песчаного" грунта и 30% на участках каменистого грунта. Более крупные частицы (0,1-2 мм) составляют 10 и 30% соответственно.

По фотографиям мест посадок "Викингов-1, -2" На грунте обнаружены корочки, происхождение которых связывается с цементацией верхнего слоя грунта (около 1-2 см) глинистыми частицами и солями.

Результаты химического анализа поверхностного материала Марса в местах посадки "Викингов-1, -2" пока-зали сходство состава грунта в районах пла-неты, удаленных друг от друга на 6000 км. Для образ-цов грунта были получены следующие отношении хими-ческих элементов: Fe/Si - 0,7±0,1 (в земных базальтах ~ 0,7); S/CI в разных образцах колеблется oт 4 до 8; С1/Вг~100. Этот грунт оказался хорошо перемешанным (химически однородным на большой площади) смесью продуктов химического выветривания, главным компо-нентом которой может быть богатым железом глинистый минерал (или минералы), например нонтронитовын мо-нтмориллонит. Наилучшее приближение к марсианскому грунту іаст смесь богатых железом глин, характерных для процессов земного выветривания основных извер-женных пород.

В исследованных образцах грунта наибольшие вари-ации наблюдались для серы и хлора. Эти элементы, ве-роятно, могут присутствовать в поверхностном материа-ле в виде водорастворимых солей. Например, образцы поверхностных корочек грунта содержат вдвое больше хлора и на 66% больше серы, чем под корочками, хотя и там содержание серы в 10-100 раз выше, чем в обычных породах и грунтах Земли. Повышенное содер-жание этих элементов в поверхностной корочке обяза-но, по-видимому, механизму капиллярного подсоса солевых растворов, появление которых возможно летом (в слое суточных колебаний температур) в дневные ча-сы. Из анализа образцов грунта также следует, что се-ра связана с сульфатами - вероятнее всего, это MgSO4 или MgSO4 Н2О (кизерит). Свойства кизерита как цементирующего агрегата хорошо согласуются со спо-собностью марсианского грунта образовывать плот-ные корочки с повышенным содержанием серы.

В грунте могут присутствовать также карбонаты и хлориды. Для образцов грунта в месте посадки "Викин-га-1" сумма оксидов плюс хлор составляет 92%- Остаток (8%) может состоять из 0,4% Na - для связывания всего наличного хлора в галит (NaCl), 4,4% СО2 - для связывания всего наличного, кальция в кальцит (СаСОз) и 3,2% воды - в виде структурной воды в глинах. Та-ким образом, тонкозернистый материал на поверхности Марса - это не обломки первичных пород, а продукты их химического выветривания. В современных условиях выветривание поверхностного материала может проис-ходить в результате фотоокисления минералов как под воздействием ультрафиолетового излучения, достигаю-щего беспрепятственно поверхности планеты, так и под воздействием озона. Кроме того, в выветривании могут активно участвовать пленочные солевые растворы, появ-ление которых вполне возможно в летний сезон в слое суточных колебаний поверхностных температур. Не ме-нее важную роль в формировании того, что мы считаем продуктами выветривания, могло играть воздействие магматических расплавов на льдосодержащие мерзлые породы или ударно-взрывные процессы кратерообразования в слое мерзлоты. Образующиеся при этом водные растворы могли способствовать гидротермальному изме-нению основных пород с возможным образованием палагонитовых туфов. Происхождение последних на Земле обычно связано с процессом взаимодействия базальто-вых расплавов со льдом или подводным вулканизмом. Поскольку геохимические характеристики образцов грунта из двух удаленных друг от друга на 6000 км рай-онов планеты оказались близкими, можно думать, что рыхлый материал на поверхности Марса в планетарном масштабе довольно однороден и большая часть планеты покрыта сходным материалом.

Похожие статьи




ВЕРХНИЕ ГОРИЗОНТЫ КОРЫ МАРСА - Сейсмичность Марса

Предыдущая | Следующая