Лунный рельеф указывает на сейсмическую активность
Постоянное освещение Луной нашего ночного неба на протяжении тысячелетий было источником удивления и вдохновения. С тех пор как в 1960-х годах были получены первые спутниковые снимки поверхности Луны, наши представления о спутнике Земли во времени неизмеримо расширились. Поверхность Луны представляет собой сложное переплетение космических взаимодействий и планетных систем, а также множество форм рельефа, свидетельствующих о ее истории. Одной из таких особенностей являются лунные лопастевидные уступы, длинные (<10 км) криволинейные формы рельефа, возникающие в результате движения надвиговых разломов, где более старые породы вытесняются над более молодыми, что приводит к укорочению земной коры. Считается, что это одни из самых молодых форм рельефа на Луне, сформировавшиеся за последние ~ 700 миллионов лет (коперниковская геологическая шкала времени Луны). Для сравнения, это место считается геологически "молодым", поскольку возраст Вселенной оценивается в 13,7 миллиарда лет.
Эти лопастевидные уступы Луны находятся в центре внимания нового исследования, опубликованного в журнале Earth and Planetary Science Letters, в котором кратеры в окружающем высокогорном ландшафте используются в качестве индикаторов движения уступов и, следовательно, являются идеальными кандидатами для оценки возраста. Объясняя важность своего исследования, доктор Жаклин Кларк из Мэрилендского университета сказала: "В отличие от Земли, на Луне нет тектоники плит, что побудило многих ученых исследовать причины тектонизма на Луне и других скалистых телах нашей Солнечной системы. "Существование этих небольших лопастных разломов говорит о том, что лунная поверхность сжимается из-за длительного внутреннего охлаждения Луны (охлаждение происходит гораздо быстрее, чем на Земле). "Лучшее понимание того, когда происходила тектоническая активность и как сейсмическая энергия ослабевала в реголите (рыхлой породе и пыли на поверхности коренных пород) вдали от разлома, благодаря изучению кратеров, может помочь в планировании более безопасных миссий на Луну".
Используя измерения распределения кратеров по размерам и частоте встречаемости, доктор Кларк и его коллеги определили возраст 34 лопастных уступов на поверхности Луны. Затем они объединили полученные данные с предыдущими исследованиями, чтобы получить набор данных о 60 лопастных уступах как на ближней, так и на дальней стороне Луны. Кроме того, эти данные предоставили информацию о величине сейсмической активности, связанной с перемещением уступа, и вероятности реактивации разлома. Для этого ученые вводят спутниковые снимки высокого разрешения, сделанные камерой Lunar Reconnaissance Orbiter, в программное обеспечение для геологической картографии ArcGIS, чтобы измерить размер и частоту образования кратеров в пределах определенной области, что позволяет рассчитать суммарную плотность кратеров и возрастную модель. Исследовательская группа обнаружила закономерность в распределении возраста между подножиями (группа горных пород на нижней стороне разлома) и нависающими стенками (группа пород над разломом направлена вверх) в кратерах, расположенных ближе и дистальнее уступа. Примерно 38% стенок для ног были моложе соседних подвесных стен, 47% - напротив и 15% примерно того же возраста.
Что касается дистальных уступов, то у 33% из них возраст подвесных стен был в два раза больше, чем у проксимальных подвесных стен, в то время как дистальные стенки для ног не часто были значительно старше своих проксимальных аналогов. Доктор Кларк объясняет: "Когда мы впервые начали проводить измерения распределения размеров кратеров по частоте в ближайших местах подвесной стены и подножья, мы изначально увидели, что область подвесной стены имеет меньший возраст, чем подножие, что навело нас на мысль о том, что в подвесной стене могут наблюдаться более сильные сейсмические колебания. "После того, как мы расширили этот метод до 34 уступов, мы обнаружили, что это применимо не ко всем из них. Многие уступы имеют одинаковый возраст (т.е. возраст, который перекрывается в пределах ошибки) для подвесных стен и подножий. Наибольшие различия в возрасте наблюдаются между ближайшими и отдаленными участками, что, скорее всего, связано с ослаблением сейсмической энергии вдали от разлома."
Следовательно, это свидетельствует об уменьшении сотрясений от перемещения лопастного уступа с увеличением расстояния, которые обычно затрагивают верхние 1 км земной коры. Это означает, что сейсмическая активность ограничена небольшими глубинами, что увеличивает интенсивность сотрясений на поверхности по сравнению с более глубокими слоями земной коры; вероятно, это также окажет большее воздействие, поскольку слабая гравитация Луны делает ее более восприимчивой к более интенсивным сотрясениям при небольших по магнитуде лунотрясениях. Кроме того, исследовательская группа обнаружила случайное распределение возраста лопастных уступов в пространстве, при этом ни в одной конкретной области планетарного тела не наблюдалось скопления сходных возрастов, а также четкой корреляции между возрастом и длиной уступа. Однако они обнаружили некоторую корреляцию между формой уступа и его возрастом: линейные уступы формировались более 250 миллионов лет, а дугообразные и неправильные - в течение последних 50-150 миллионов лет. Таким образом, это говорит о том, что образование уступов происходит из-за сочетания охлаждения недр Луны на протяжении миллионов лет, что приводит к глобальному сжатию (образованию дугообразных и неправильных уступов) и суточным приливным нагрузкам (линейным уступам).
Большая часть активности надвигового разлома, связанного с образованием лопастного уступа, была датирована последними 400 миллионами лет назад, причем самый последний раз - 24 миллиона лет назад. Интересно, что ученые также заметили тенденцию к уменьшению размеров кратеров, на которые повлияли подвижки уступов за последние 250 миллионов лет, что позволяет предположить, что за это время также произошло снижение активности лунотрясений. Доктор Кларк отмечает, что "это может означать, что скорость охлаждения внутри автомобиля замедляется", но необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, сохранится ли эта тенденция. В целом, движение уступов способствует образованию новых кратеров, обновляя лунный ландшафт и увеличивая возраст его форм рельефа. Влияние этого изменения хронологии кратеров на наше понимание лунных процессов - это то, что ученые стремятся исследовать дальше, как объясняет доктор Кларк: "Поскольку на Луне нет атмосферы, такие процессы, как тектонизм и вулканизм, в значительной степени изменили лунную поверхность. "Учитывая ограниченное количество образцов с Луны, измерения частотного распределения размеров кратеров в настоящее время являются нашим лучшим методом определения возраста поверхности. Помимо определения возраста поверхности, изучение диапазона размеров кратеров может дать представление о том, как происходит разрушение кратеров при определенных материалах или процессах. Эта работа только началась, и мы с нетерпением ожидаем продолжения этого исследования в будущем".
