Введение 3
Глава 1. Предполагаемая история развития востока Фарсиды и равнины Хриса 5
1.1. Предыстория формирования востока Фарсиды и равнины Хриса 6
1.1.1. Ранненойский период. Формирование дихотомии полушарий. Марсианское динамо 6
1.1.2. Средне- и поздненойский периоды. Формирование поднятия Фарсиды 13
1.2. Геологическая эволюция восточной части поднятия Фарсиды и равнины Хриса 14
1.2.1 Геологическая эволюция восточной части поднятия Фарсиды и равнины Хриса в нойский период 14
1.2.2. Геологическая эволюция восточной части поднятия Фарсиды в гесперийский период 18
1.2.3. Геологическая эволюция равнины Хриса в гесперийский период 22
1.2.4. Геологическая эволюция восточной части поднятия Фарсиды и равнины Хриса в амазонийский период 27
Глава 2. Отличительные черты морфологии, происхождение и развитие систем долин и каньонов. Вопрос о возможности существования крупных водоёмов в прошлом 30
2.1. Отличительные черты морфологии систем долин и каньонов 30
2.1.1. Сети долин 30
2.1.2. Каналы оттока 32
2.1.3. Овраги 35
2.1.4. Каньоны долины Маринера 36
2.2. Вопрос о происхождении систем долин и каньонов и их развитии 41
2.2.1. Сети долин 41
2.2.2. Каналы оттока 43
2.2.3. Овраги 46
2.2.4. Каньоны долины Маринера 48
2.3. Возможность существования крупных водоёмов в прошлом 50
Глава 3. Морфометрический анализ долин в пределах востока Фарсиды и региона Хрис на основе данных дистанционного зондирования 52
3.1. Методология исследования 52
3.2. Результаты 57
Заключение 72
Список литературы 74
Объектом исследования являются системы долин (т.е сети долин, каналы оттока, а также овраги) в регионах Хрис и востока Фарсиды
Предмет исследования представляет собой морфометрические характеристики систем долин в регионах Хрис и востока Фарсиды
Цель работы - разделить долины по происхождению на основе морфометрических характеристик
Задачи:
1. Собрать и привести имеющиеся представления о предыстории формирования и дальнейшей геологической эволюции регионов Хрис и востока Фарсиды;
2. Собрать и привести сведения о морфологии систем долин и каньонов
3. Собрать и привести имеющиеся представления о происхождении и дальнейшем развитии систем долин и каньонов
4. Вычислить морфометрические характеристики наиболее значимых систем долин в пределах регионов Хрис и востока Фарсиды
5. Разделить системы долин по происхождению на основе вычисленных морфометрических характеристик
Актуальность: Изучение планет Солнечной системы, особенно таковых, которые относят к земной группе, являет значительный научный интерес, в том числе для большего понимания действия различных (в том числе тех, которые относят к действию земных рек) процессов на Земле и прояснения истории развития небесных тел, механизмов и закономерностей происходящих на этих телах процессов, а также для изучения вопросов, связанных с потенциальной возможностью нахождения жизни на этих телах.
Среди планет Солнечной системы Марс является одним из самых перспективных объектов исследования в связи с его сходством с Землёй. Его изучение началось ещё задолго до изобретения телескопов и космических аппаратов: наблюдения за характером движения Марса велись ещё в Древней Греции и Древнем Египте. Современная эпоха изучения планеты началась в 1960-х годах со стартом космической эры. С этого времени собран и проанализирован большой объём данных об орбитальных и физических характеристиках планеты, а также о её климате, рельефе и геологии. Но множество вопросов ещё остаются открытыми: среди них важное место занимает вопрос о той степени, в которой вода присутствовала в прошлом, от далёкого до недавнего, на поверхности Марса. Близкое сходство сетей долин, каналов оттока и оврагов с земными объектами, прорезанными водой, обильное присутствие водяного льда, обнаружение эвапоритов в Meridiani Planum и в других местах делают почти несомненным, что основным агентом, прорезавшим большинство сетей долин, каналов оттока и оврагов, была жидкая вода.
Касаемо современных исследований планеты, стоит выделить совместную миссию Роскосмоса и Европейского космического агентства «ЭкзоМарс» (ныне приостановлена). Эта миссия одной из своих основных целей ставит изучение распространенности воды в подповерхностном слое с помощью наземных и спутниковых аппаратов. Так, в 2016 году был запущен аппарат «Скиапарелли», но сигнал был преждевременно потерян после жесткой посадки и эта часть миссии потерпела неудачу. Тем не менее, были отработаны технологии входа в атмосферу, спуска, посадки аппарата на поверхность. Среди оборудования, установленного на «Скиапарелли», в том числе был комплекс приборов для измерения параметров окружающей среды на поверхности Марса DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface), включавший, в свою очередь, в себя датчики, измеряющие скорость и направление ветра, влажность, давление и температуру. С другой стороны, в этом же году в рамках миссии был успешно выведен на орбиту другой аппарат, «Трейс Гас Орбитер», чьей задачей является изучение газов, находящихся на Марсе в незначительных количествах.
Второй этап проекта предусматривает доставку на Марс российской посадочной платформы с европейским марсоходом на борту, но его осуществление остаётся под вопросом.
За последние 50 лет с прогрессом науки и техники были сделано множество уникальных и фундаментальных открытий в сфере изучения планет Солнечной Системы, в особенности Марса. Развиваются дистанционные методы исследований, позволяющие получить данные о глобальных и региональных характеристиках планеты. Так, камера High Resolution Imaging Science Experiment (HiRiSE) позволяет получать космические снимки разрешением 0,25 м. Кроме того, успешные наземные исследования качественно и количественно увеличили объём ценных для науки данных и дали толчок к дальнейшему развитию техники и технологий. В настоящее время Марс является одним из самых перспективных объектов исследования космоса на ближайшие десятилетия. Актуальными до сих пор остаются вопросы понимания эволюции и истории развития небесного тела, механизмов происходящих на Марсе процессов, его внутреннего строения и тектонической активности. Но в первую очередь, ведутся астробиологические исследования, связанные с поиском воды, следов древней и возможной настоящей жизни на планете.
Оценивая итоги проделанной работы, для начала стоит отметить, что в теоретической части работы были приведены геологическая эволюция востока Фарсиды и равнины Хриса, а также схемы их формирования. Для востока Фарсиды это модели магматических интрузий и мантийного плюма, для равнины Хриса - импактная гипотеза.
Были подробно описаны морфологические особенности сетей долин, каналов оттока, оврагов и каньонов, а также рассмотрены различные гипотезы их происхожения. Так, первые три группы объектов были прорезаны водой, а именно либо длительным поверхностным стоком (сети долин и овраги), либо быстрым сбросом вод из подземных вод, озёр или ледников (каналы оттока). Каньоны долины Маринера же являются, как представляется, масштабным тектоническим разломом, самым крупным из системы таковых, радиально направленных к центру поднятия Фарсиды.
Кроме того, был проведён морфометрический анализ значительной части систем долин, располагающихся в пределах востока Фарсиды и района равнины Хриса. Из них выявлено 13, чьё происхождение было вызвано, в первую очередь, истощением подземных вод, 7, чьё образование видится следствием действия выпахивающей работы ледника, 6, формирование которых видится следствием действия потоков талой воды под телом ледника, а также 3 флювиальные системы долин. Происхождение одной долины исходя из расчётов комплекса метрик определить не удалось.
Кроме того, хочу выразить благодарность своему научному руководителю Сергееву Игорю Сергеевичу за терпеливое отношение, а также помощь и ценные указания в ходе написания работы.
1. Bouley S. et al. Late Tharsis formation and implications for early Mars //Nature. - 2016. - Т. 531. - №. 7594. - С. 344-347.
2. Carr M. H. The surface of Mars. - Cambridge University Press, 2006. - Т. 6.
3. Carr M. H., Head III J. W. Geologic history of Mars //Earth and Planetary Science Letters. - 2010. - Т. 294. - №. 3-4. - С. 185-203.
4. Carr M. H., Malin M. C. Meter-scale characteristics of Martian channels and valleys //Icarus. - 2000. - Т. 146. - №. 2. - С. 366-386.
5. Fassett C. I., Head III J. W. The timing of Martian valley network activity: Constraints from buffered crater counting //Icarus. - 2008. - Т. 195. - №. 1. - С. 61-89.
6. Grau Galofre A., Jellinek A. M. The geometry and complexity of spatial patterns of terrestrial channel networks: Distinctive fingerprints of erosional regimes //Journal of Geophysical Research: Earth Surface. - 2017. - Т. 122. - №. 4. - С. 1037-1059.
7. Grau Galofre A., Jellinek A. M., Osinski G. R. Valley formation on early Mars by subglacial and fluvial erosion //Nature Geoscience. - 2020. - Т. 13. - №. 10. - С. 663-668.
8. Greeley R. Planetary landscapes. - Springer Science & Business Media, 2013.
9. Harder H. Mantle convection and the dynamic geoid of Mars //Geophysical Research Letters. - 2000. - Т. 27. - №. 3. - С. 301-304.
10. Harder H., Christensen U. R. A one-plume model of Martian mantle convection //Nature. - 1996. - Т. 380. - №. 6574. - С. 507-509.
11. Hartmann W. K., Neukum G. Cratering chronology and the evolution of Mars //Chronology and Evolution of Mars: Proceedings of an ISSI Workshop, 10-14 April 2000, Bern, Switzerland. - Springer Netherlands, 2001. - С. 165-194.
12. Hiller K. H. Geologic map of the Amenthes Quadrangle of Mars. Scale 1: 5000000. - 1979.
13. Hynek B. M., Beach M., Hoke M. R. T. Updated global map of Martian valley networks and implications for climate and hydrologic processes //Journal of Geophysical Research: Planets. - 2010. - Т. 115. - №. E9.
14. McGill G. E., Dimitriou A. M. Origin of the Martian global dichotomy by crustal thinning in the late Noachian or early Hesperian //Journal of Geophysical Research: Solid Earth. - 1990. - Т. 95. - №. B8. - С. 12595-12605.
15. Mege D., Masson P. A plume tectonics model for the Tharsis province, Mars //Planetary and Space Science. - 1996. - Т. 44. - №. 12. - С. 1499-1546.
...