Теперь мы точно знаем, из какого кратера произошли марсианские метеориты
AstroNews.ru - 10 Ноября 2021 19:37:49
Марс все еще остается довольно загадочным, несмотря на все, что мы узнали об этой планете за последние годы. Нам еще многое предстоит узнать о его внутренней и поверхностной эволюции, а также о том, как изменения повлияли на историю планеты и ее обитаемость. К счастью, столкновение с красной планетой послало на Землю подсказки в виде метеоритов.
Геологическая информация, содержащаяся в этих метеоритах, была бы еще более ценной, если бы мы точно знали, откуда они взялись. Команда исследователей говорит, что они это выяснили.
Согласно новому исследованию, марсианские метеориты попали из кратера Тутинг, большого кратера в районе Тарсис. Кратер Тутинг имеет диаметр 28 км и глубину 1200 метров. Ему всего миллион лет, что слишком мало для ударного кратера.
Новое исследование называется "Источник истощенных шерготтитов в мантии Тарсиса, обнаруженный в 90 миллионах ударных кратеров". Оно опубликовано в журнале Nature Communications. Ведущий автор - доктор Энтони Лагейн из Центра космических наук и технологий Университета Кертина в Школе наук о Земле и планетах.
Эти марсианские метеориты - единственные образцы с Марса, которые у нас есть. Надеемся, что миссия по возвращению образцов с Марса доставит на Землю еще несколько образцов в следующем десятилетии. Лунные образцы, возвращенные миссиями "Аполлон", десятилетиями приносили научную отдачу, и, надеюсь, образцы Марса в конечном итоге сделают то же самое.
Но пока это метеориты.
Существует пять широких категорий марсианских метеоритов, включая шерготтиты, которым посвящено это исследование. Шерготтиты являются наиболее распространенным типом марсианских метеоритов и составляют около 75% марсианских метеоритов. Это магматические породы, которые также подразделяются на три основные подгруппы.
Ученые уже много лет исследуют источник шерготтитов. Одна из загадочных вещей в них - это их возраст. По-видимому, они кристаллизовались примерно 180 миллионов лет назад, что не соответствует гораздо большему возрасту большей части поверхности Марса.
Тот факт, что метеориты происходят из кратера Тутинг в регионе Тарсис, имеет важное значение для нашего понимания Марса. Регион Тарсис - это обширное вулканическое плато, на котором расположено три щитовых вулкана, называемых Тарсис Монтес. Крупнейший вулкан Солнечной системы - Олимп, граничит с регионом Тарсис.
"Это означает, что крупная тепловая аномалия, глубоко укоренившаяся в мантии под Тарсисом, была активной на протяжении большей части геологической истории планеты...", - пишут авторы. Это вулканическое горячее место похоже на то, которое, вероятно, лежит в основе Гавайев. Но поскольку на Марсе нет тектонических плит, шлейф магмы из горячей точки смог накапливаться в течение миллиардов лет, чтобы создать регион Тарсис.
В пресс-релизе соавтор профессор Гретхен Бенедикс, также из Центра космической науки и техники Университета Кертина, сказала: "Это открытие подразумевает, что извержения вулканов произошли в этом регионе 300 миллионов лет назад, что является очень недавним в геологическом масштабе времени. Это также дает новое представление о строении планеты под этой вулканической провинцией".
На поверхности Марса находятся десятки миллионов кратеров, что свидетельствует о хаотичном начале Солнечной системы. В этом исследовании использовалось картирование кратеров на основе машинного обучения. В общей сложности команда составила базу данных из 90 миллионов кратеров. Для этого они адаптировали Алгоритм обнаружения кратеров.
"В этом исследовании мы собрали новую базу данных из 90 миллионов ударных кратеров, используя алгоритм машинного обучения, который позволил нам определить потенциальные места образования марсианских метеоритов", - сказал доктор Лагайн.
Для того чтобы при столкновении обломки вылетели в космос, они должны двигаться со скоростью, превышающей скорость покидания Марса - 5 км/сек. Но не все обломки от удара достигнут такой скорости. Только часть сможет покинуть Марс, а остальные вернутся на поверхность. Моделирование показывает, что удары, достаточно мощные, чтобы отправить мусор в космос, должны образовывать кратеры диаметром более 3 км. Обломки, которые падают обратно на поверхность, создают вторичные кратеры.
И вот здесь это исследование становится действительно интересным.
Эти вторичные кратеры меньше, они быстро заполняются и исчезают примерно через 50 миллионов лет после образования. "Таким образом, появление радиальных узоров мелких вторичных образований, связанных с первичным кратером, является диагностической особенностью недавнего воздействия", - объясняют авторы.
Поскольку шерготтитам с Марса всего около 1,1 миллиона лет, их исходный кратер должен быть окружен идентифицируемым рисунком вторичных кратеров. Не было достаточно времени, чтобы уничтожить кратеры. Существуют базы данных о марсианских кратерах, но они не содержат всех мелких вторичных кратеров. Вот почему команда адаптировала алгоритм для идентификации этих кратеров и создала собственную базу данных, насчитывающую почти 90 миллионов из них.
"В этой работе мы адаптируем алгоритм обнаружения кратеров (CDA), мы создаем базу данных из 90 миллионов ударных кратеров и идентифицируем систему вторичных кратерных лучей, чтобы определить кандидатов в кратеры, ответственных за образование марсианских метеоритов".
"Наблюдая за полями вторичных кратеров - или небольшими кратерами, образованными выбросом, который был выброшен из более крупного кратера, образовавшегося недавно на планете, мы обнаружили, что кратер Тутинга является наиболее вероятным источником этих метеоритов, выброшенных с Марса 1,1 миллиона лет назад", - сказал профессор Лагайн.
"Впервые благодаря этому исследованию становится доступным геологический контекст группы марсианских метеоритов за 10 лет до того, как миссия НАСА по возвращению образцов с Марса отправит образцы, собранные марсоходом Perseverance, который в настоящее время исследует кратер Эзеро".
Это исследование подчеркивает растущее значение машинного обучения в науке. Сейчас у нас есть огромное количество данных о Марсе, и их количество продолжает расти. Но людям почти невозможно разобраться во всем этом.
"Мы не смогли бы распознать самые молодые кратеры на Марсе, не считая десятков миллионов кратеров диаметром менее одного километра", - сказал профессор Бенедикс.
Все это благодаря алгоритму, который может быть дополнительно улучшен. "Картографирование кратеров на Марсе - это первый шаг. Разработанный нами алгоритм может быть переучен для выполнения автоматизированного цифрового картирования любого небесного тела. Он может быть применен на Земле для оказания помощи в управлении сельским хозяйством, окружающей средой и даже потенциально стихийными бедствиями, такими как пожары или наводнения", - сказал доктор Лагайн.