Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с выветриванием метеоритов .

Пространство выветривание является типом выветривания , что происходит на любой объект подвергается суровой среде из космического пространства . Тела без атмосферы (включая Луну , Меркурий , астероиды , кометы и большинство лун других планет) подвергаются многим процессам выветривания:

Космическое выветривание важно, потому что эти процессы влияют на физические и оптические свойства поверхности многих планетных тел. Поэтому очень важно понимать эффекты космического выветривания, чтобы правильно интерпретировать данные дистанционного зондирования.

Иллюстрация различных компонентов космического выветривания.

История [ править ]

Большая часть наших знаний о процессе космического выветривания получена из исследований лунных образцов, возвращенных программой Apollo , особенно лунных почв (или реголита ). Постоянный поток высокоэнергетических частиц и микрометеоритов , наряду с более крупными метеоритами, дробит , плавит, разбрызгивает и испаряет компоненты лунного грунта.

Первыми продуктами космического выветривания, обнаруженными в лунных почвах, были «агглютинаты». Они образуются, когда микрометеориты плавят небольшое количество материала, который включает окружающее стекло и минеральные фрагменты в сваренный стеклом агрегат размером от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Агглютинаты очень распространены в лунной почве, составляя от 60 до 70% зрелых почв. [1] Эти сложные частицы неправильной формы кажутся человеческому глазу черными, в основном из-за присутствия нанофазного железа .

Космическое выветривание также производит коррелированные с поверхностью продукты на отдельных зернах почвы, такие как брызги стекла; имплантированный водород , гелий и другие газы; следы солнечных вспышек ; и сросшиеся компоненты, включая нанофазное железо. Только в 1990-х годах усовершенствованные инструменты, в частности просвечивающие электронные микроскопы , и методы позволили обнаружить очень тонкие (60-200 нм) патины , или каймы, которые образуются на отдельных зернах лунной почвы в результате повторного осаждения. пара от ударов ближайшего микрометеорита и повторного осаждения материала, распыленного из близлежащих зерен. [2]

Эти процессы выветривания имеют большое влияние на спектральные свойства лунного грунта, особенно в ультрафиолетовом , видимом и ближнем инфракрасном (УФ / видимом / ближнем ИК) диапазонах . Эти спектральные изменения в значительной степени объясняются включениями «нанофазного железа», которое является повсеместным компонентом как агглютинатов, так и оторочек почвы. [3] Эти очень маленькие (от одного до нескольких сотен нанометров в диаметре) шарики металлического железа образуются, когда железосодержащие минералы (например, оливин и пироксен ) испаряются, а железо высвобождается и повторно осаждается в своей естественной форме.

ПЭМ-изображение обветренной границы космического пространства на зерне лунного грунта 10084

Влияние на спектральные свойства [ править ]

На Луне спектральные эффекты космического выветривания тройственны: по мере созревания лунной поверхности она становится темнее ( уменьшается альбедо ), краснее (коэффициент отражения увеличивается с увеличением длины волны), а глубина диагностических полос поглощения уменьшается [4] Эти эффекты в значительной степени обусловлены присутствием нанофазного железа как в агглютинатах, так и в сросшихся краях отдельных зерен. Эффекты потемнения космического выветривания легко увидеть, изучив лунные кратеры. Молодые свежие кратеры имеют яркие системы лучей , потому что они обнажили свежий, не выветрившийся материал, но со временем эти лучи исчезают, поскольку процесс выветривания затемняет материал.

Космическое выветривание астероидов [ править ]

Считается, что космическое выветривание также происходит на астероидах [5], хотя окружающая среда сильно отличается от Луны. Удары в поясе астероидов происходят медленнее и, следовательно, создают меньше расплава и пара. Кроме того, меньше частиц солнечного ветра достигает пояса астероидов. И, наконец, более высокая частота столкновений и меньшая гравитация меньших тел означает, что переворачивание больше, и возраст воздействия на поверхность должен быть меньше, чем у поверхности Луны . Следовательно, космическое выветривание должно происходить медленнее и в меньшей степени на поверхности астероидов.

Однако мы действительно видим доказательства выветривания астероидов в космосе. В течение многих лет в сообществе ученых-планетологов существовала так называемая «головоломка», потому что в целом спектры астероидов не соответствуют спектрам нашей коллекции метеоритов. В частности, спектры астероидов S-типа не совпадали со спектрами самого распространенного типа метеоритов - обычных хондритов (ХХ). Спектры астероидов имели тенденцию быть более красными с крутой кривизной в видимом диапазоне длин волн. Однако Binzel et al. [6]идентифицировали околоземные астероиды со спектральными свойствами, охватывающими диапазон от S-типа до спектров, аналогичных спектрам метеоритов OC, предполагая, что происходит продолжающийся процесс, который может изменить спектры материала OC, чтобы они выглядели как астероиды S-типа. Есть также свидетельства изменения реголита в результате облетов Гаспры и Иды Галилеем, показывающие спектральные различия в свежих кратерах. Со временем кажется, что спектры Иды и Гаспры краснеют и теряют спектральный контраст. Доказательства рентгеновских измерений Эроса NEAR Shoemakerуказывают на обычный состав хондрита, несмотря на красный наклон спектра S-типа, что снова указывает на то, что какой-то процесс изменил оптические свойства поверхности. Результаты, полученные с космического корабля « Хаябуса» на астероиде Итокава , также имеющем обычный хондритовый состав, показывают спектральные свидетельства космического выветривания. Кроме того, неопровержимые доказательства изменения космического выветривания были обнаружены в зернах почвы, возвращаемых космическим кораблем Хаябуса. Поскольку Итокава настолько мал (диаметр 550 м), считалось, что низкая гравитация не позволит развиться зрелому реголиту, однако предварительное изучение возвращенных образцов показывает присутствие нанофазного железа и других эффектов космического выветривания на нескольких зерна. [7] Кроме того, есть свидетельства того, что патина выветривания может развиваться и действительно образуется на поверхности скал астероида. Такие покрытия, вероятно, похожи на патины на лунных скалах. [8]

Есть свидетельства того, что большая часть изменения цвета из-за выветривания происходит быстро, в первые сто тысяч лет, что ограничивает применимость спектральных измерений для определения возраста астероидов. [9]

Космическое выветривание на Меркурии [ править ]

Окружающая среда на Меркурии также существенно отличается от Луны. Во-первых, днем ​​значительно жарче ( суточная температура поверхности ~ 100 ° C для Луны, ~ 425 ° C для Меркурия) и холоднее ночью, что может повлиять на продукты космического выветривания. Кроме того, из-за своего местоположения в Солнечной системе Меркурий также подвергается немного большему потоку микрометеоритов, которые сталкиваются с гораздо более высокими скоростями, чем Луна. Сочетание этих факторов делает Меркурий гораздо более эффективным, чем Луна, в создании плавления и пара. Ожидается, что на единицу площади при ударах Меркурия будет в 13,5 раз больше расплава и в 19,5 раз больше, чем на Луне. [10] Агглютинитовые стекловидные отложения и покрытия из паровой фазы должны создаваться на Меркурии значительно быстрее и эффективнее, чем на Луне.

УФ / видимый спектр Меркурия, наблюдаемый в телескоп с Земли, является примерно линейным с красным наклоном. Полосы поглощения, связанные с железосодержащими минералами, такими как пироксен, отсутствуют. Это означает, что либо на поверхности Меркурия нет железа, либо железо в Fe-содержащих минералах выветрилось до нанофазного железа. Выветрившаяся поверхность могла бы объяснить покрасневший склон. [11]

См. Также [ править ]

  • Космический климат
  • Космическая погода

Ссылки [ править ]

Цитированные ссылки

  1. ^ Хайкен, Грант (1991). Лунный справочник: руководство пользователя по Луне (1. изд.). Кембридж [ua]: Cambridge Univ. Нажмите. ISBN 978-0-521-33444-0.
  2. ^ Келлер, Л. П; Маккей, Д.С. (июнь 1997 г.). «Природа и происхождение оторочек на зернах лунного грунта» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 61 (11): 2331–2341. Bibcode : 1997GeCoA..61.2331K . DOI : 10.1016 / S0016-7037 (97) 00085-9 .
  3. ^ Благородный, Сара; Питерс СМ; Keller LP (сентябрь 2007 г.). «Экспериментальный подход к пониманию оптических эффектов космического выветривания». Икар . 192 (2): 629–642. Bibcode : 2007Icar..192..629N . DOI : 10.1016 / j.icarus.2007.07.021 . ЛВП : 2060/20070019675 .
  4. ^ Питерс, CM; Фишер, EM; Rode, O .; Басу, А. (1993). «Оптические эффекты космического выветривания: роль тончайшей фракции». Журнал геофизических исследований . 98 (E11): 20, 817–20, 824. Bibcode : 1993JGR .... 9820817P . DOI : 10.1029 / 93JE02467 . ISSN 0148-0227 . 
  5. ↑ Подробный обзор современного состояния понимания космического выветривания астероидов см. В Chapman, Clark R. (май 2004 г.). «Космическое выветривание поверхности астероидов». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 32 : 539–567. Bibcode : 2004AREPS..32..539C . DOI : 10.1146 / annurev.earth.32.101802.120453 ..
  6. ^ Бинзель, RP; Автобус, SJ; Бурбина, TH; Саншайн, Дж. М. (август 1996 г.). "Спектральные свойства астероидов, сближающихся с Землей: свидетельства источников обычных хондритовых метеоритов". Наука . 273 (5277): 946–948. Bibcode : 1996Sci ... 273..946B . DOI : 10.1126 / science.273.5277.946 . PMID 8688076 . S2CID 33807424 .  
  7. ^ Т. Ногучи; Т. Накамура; М. Кимура; Золенский М.Е .; М. Танака; Т. Хашимото; М. Конно; А. Накато; и другие. (26 августа 2011 г.). «Начальное космическое выветривание наблюдается на поверхности частиц пыли Итокава». Наука . 333 (6046): 1121–1125. Bibcode : 2011Sci ... 333.1121N . DOI : 10.1126 / science.1207794 . PMID 21868670 . S2CID 5326244 .  
  8. ^ Хирои, Такахиро; Abe M .; К. Китазато; С. Абэ; Б. Кларк; С. Сасаки; М. Исигуро; О. Барнуин-Джа (7 сентября 2006 г.). «Развитие космического выветривания на астероиде 25143 Итокава» . Природа . 443 (7107): 56–58. Bibcode : 2006Natur.443 ... 56H . DOI : 10,1038 / природа05073 . PMID 16957724 . S2CID 4353389 .  
  9. ↑ Рэйчел Кортленд (30 апреля 2009 г.). «Солнечные повреждения скрывают истинный возраст астероидов» . Новый ученый . Проверено 27 февраля 2013 года .
  10. ^ Cintala, Mark J. (январь 1992). «Вызванные ударами тепловые эффекты в лунных и меркурийских реголитах». Журнал геофизических исследований . 97 (E1): 947–973. Bibcode : 1992JGR .... 97..947C . DOI : 10.1029 / 91JE02207 . ISSN 0148-0227 . 
  11. ^ Hapke, Брюс (февраль 2001). «Космическое выветривание от Меркурия до пояса астероидов». Журнал геофизических исследований . 106 (E5): 10, 039–10, 073. Bibcode : 2001JGR ... 10610039H . DOI : 10.1029 / 2000JE001338 .

Общие ссылки

  • Линда Мартель (5 июля 2004 г.). «Новый минерал доказывает старую идею космического выветривания» . Открытия исследования планетарной науки.
  • "Практикум по космическому выветриванию безвоздушных тел". Лунно-планетный институт . 4 ноября 2015 г. hdl : 20.500.11753 / 1055 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )