Войти
MOLA раскрашенная рельефная карта Noachis Terra, область типа для Ноевская система. Обратите внимание на внешнее сходство с лунным нагорьем. Цвета указывают высоту: красный - самый высокий, а сине-фиолетовый - самый низкий. Синий элемент внизу справа - это северо-западная часть гигантского Эллада ударного бассейна.Ноахский период - это геологическая система и ранняя период времени на планете Марс, характеризующийся высокими скоростями ударов метеоритов и астероидов и возможным присутствием обильных поверхностные воды. Абсолютный возраст Ноахского периода не определен, но, вероятно, соответствует лунным доконектарианскому - раннему имбрийскому периодам от 4100 до 3700 миллионов лет назад, во время интервал, известный как Поздняя тяжелая бомбардировка. Многие из крупных ударных бассейнов на Луне и Марсе сформировались в это время. Ноевский период примерно эквивалентен земному хадейскому и раннему архейскому эонам, когда, вероятно, возникли первые формы жизни.
Земли на Марсе времен Ноя являются первыми места посадки космического корабля для поиска ископаемых свидетельств жизни. Во время Ноя атмосфера Марса была плотнее, чем сегодня, и климат, возможно, достаточно теплый, чтобы допускать выпадение дождя. В южном полушарии были большие озера и реки, а низменные северные равнины, возможно, покрыл океан. Обширный вулканизм произошел в районе Фарсиды, образовав огромные массы вулканического материала (выпуклость Фарсиды ) и выбрасывая в атмосферу большое количество газов. Выветривание поверхностных пород привело к образованию разнообразных глинистых минералов (филлосиликатов ), которые образовались в химических условиях, благоприятствующих микробной жизни.
Ноевская система и период названы в честь Ноахис Терра (букв. «Земля Ноя ), сильно изрезанного кратерами высокогорного региона к западу от бассейна Эллада.. Область типа системы Ноя находится в четырехугольнике Ноаха (MC-27) около 45 ° S 340 ° W / 45 ° S 340 ° W / -45; -340. В крупном масштабе (>100 м) поверхности Ноаха очень холмистые и неровные, внешне напоминающие лунное нагорье. Рельеф Ноя состоит из перекрывающихся и переслаивающихся покровов выброса множества старых кратеров. Также распространены горные материалы оторочки и поднятые породы фундамента из крупных ударных бассейнов. (См., Например, Ансерис Монс.) Плотность крупных ударных кратеров очень высока: около 400 кратеров диаметром более 8 км на миллион км. Подразделения эпохи Ноаха покрывают 45% поверхности Марса; они встречаются в основном в южных высокогорьях планеты, но также присутствуют на больших территориях на севере, таких как Темпе и Ксанте Terrae, Acheron Fossae и вокруг бассейна Исидиса (Ливия Монтес ).
Схематический разрез изображения слева. Единицы поверхности интерпретируются как последовательность слоев (страты ), самые молодые наверху и самые старые внизу в соответствии с законом наложения .
HiRISE, иллюстрирующим суперпозиция, принцип, который позволяет геологам определять относительный возраст поверхностных единиц. Темный поток лавы покрывает (моложе) светлую, более сильно изрезанную кратерами местность (более старый поток лавы?) справа. выброс кратера в центре покрывает оба блока, что указывает на то, что кратер является самым молодым элементом на изображении (см. схематический поперечный разрез справа). Марсианское время на йоды основаны на геологическом картировании единиц поверхности из изображений космического корабля. Поверхностная единица - это местность с отчетливой текстурой, цветом, альбедо, спектральным свойством или набором форм рельефа, которые отличают ее от других единиц поверхности и достаточно большие, чтобы их можно было показать на карта. Картографы используют стратиграфический подход, впервые примененный в начале 1960-х годов для фотогеологических исследований Луны. Хотя на основе характеристик поверхности единица поверхности не является самой поверхностью или группой форм рельефа. Это предполагаемая геологическая единица (например, формация ), представляющая пластинчатое, клиновидное или пластинчатое тело горной породы, лежащее под поверхностью. Поверхностная единица может представлять собой отложение выброса кратера, поток лавы или любую поверхность, которая может быть представлена в трех измерениях как дискретный пласт , ограниченный сверху или снизу соседними единицами (показано справа). Используя такие принципы, как суперпозиционирование (показано слева), сквозные взаимосвязи и взаимосвязь плотности ударных кратеров с возрастом, геологи могут разместить единицы в относительный возраст последовательность от самого старшего к самому младшему. Единицы одного возраста глобально сгруппированы в более крупные стратиграфические (хроностратиграфические ) единицы, называемые системами. Для Марса определены три системы: ноахианская, гесперианская и амазонская. Геологические единицы, лежащие ниже (старше) ноя, неофициально называются пренойскими. Геологическое время (геохронологический ) эквивалент Ноевской системы - это Ноевский период. Горные породы или поверхностные единицы Ноевской системы были сформированы или отложены в течение Ноевского периода.
| Единицы в геохронологии и стратиграфии Земли | ||
| Сегменты горных пород (пласты ) в хроностратиграфии | Периоды времени в геохронологии | Примечания (Марс) |
|---|---|---|
| Eonothem | Eon | не используется для Марса |
| Erathem | Era | не используется для Марса |
| Система | Период | Всего 3 ; От 10 до 10 лет |
| Серия | Эпоха | Всего 8; От 10 до 10 лет |
| Стадия | Возраст | не используется для Марса |
| Хронозона | Хрон | меньше возраста / стадии; не используется шкалой времени ICS |
Система и период не являются взаимозаменяемыми терминами в формальной стратиграфической номенклатуре, хотя в популярной литературе их часто путают. Система представляет собой идеализированный стратиграфический столбец , основанный на физических записях горных пород области типа (типовой разрез), сопоставленных с разрезами горных пород из многих различных мест по всей планете. Система ограничена сверху и снизу слоями с совершенно разными характеристиками (на Земле обычно ископаемые остатки ), которые указывают на резкие (часто резкие) изменения в доминирующей фауне или условиях окружающей среды. (См. В качестве примера граница мелового периода и палеогена.)
В любом месте участки горных пород в данной системе могут содержать промежутки (несогласия ), аналогичные отсутствующим страницам из книги. В некоторых местах породы системы полностью отсутствуют из-за неотложения или более позднего размыва. Например, породы системы мелового периода отсутствуют на большей части восточной части центральной части Соединенных Штатов. Однако временной интервал мелового периода (меловой период) все же там имел место. Таким образом, геологический период представляет собой временной интервал, в течение которого были отложены пласты системы, включая любые неизвестные количества времени, присутствующие в промежутках. Периоды измеряются в годах, определяемых радиоактивным датированием. На Марсе радиометрический возраст недоступен, за исключением марсианских метеоритов, происхождение и стратиграфический контекст которых неизвестны. Вместо этого абсолютный возраст на Марсе определяется плотностью ударных кратеров, которая сильно зависит от моделей формирования кратера во времени. Соответственно, даты начала и окончания марсианских периодов неопределенны, особенно для границы Геспера / Амазонки, которая может иметь ошибку в 2 или 3 раза.
Геологический контакт Ноевской и Гесперианской систем. Гесперианские гребневые равнины (Hr) образуют залив и залегают на более старых, покрытых кратерами равнинах Ноя (Npl). Обратите внимание, что гребневые равнины частично погребают многие из старых кратеров эпохи Ноаха. Изображение представляет собой инфракрасную мозаику THEMIS, основанную на аналогичной фотографии Viking, показанной в Tanaka et al. (1992), рис. 1а, стр. 352. Во многих областях планеты верхняя часть Ноевской системы перекрыта более редкими кратерами, гребенчатыми равнинами, которые интерпретируются как обширные базальты паводков аналогичные в макияже лунной марии. Эти гребневые равнины составляют основу молодой Гесперианской системы (на фото справа). Нижняя стратиграфическая граница Ноевской системы формально не определена. Первоначально система была задумана для охвата горных пород, восходящих к формированию коры 4500 миллионов лет назад. Однако работа Герберта Фрея из Центра космических полетов Годдарда НАСА с использованием данных орбитального лазерного высотомера (MOLA) на Марсе показывает, что южные высокогорья Марса содержат многочисленные погребенные ударные бассейны (так называемые квазикруглые впадины)., или QCD), которые старше видимых поверхностей эпохи Ноя и предшествуют удару Эллады. Он предполагает, что удар Эллады должен обозначить основу Ноевой системы. Если Фрей прав, то большая часть коренных пород на марсианском нагорье имеет доноевский возраст, более 4100 миллионов лет назад.
Ноевская система подразделяется на три хроностратиграфических серии : Нижний, средний и верхний ноах. Серии основаны на референтах или местах на планете, где единицы поверхности указывают на характерный геологический эпизод, узнаваемый во времени по возрасту кратеров и стратиграфическому положению. Например, референт для верхнего ноя - это область гладких межкратерных равнин к востоку от бассейна Argyre. Равнины перекрывают (моложе) более изрезанный кратерами ландшафт среднего ноха и лежат (старше) менее кратерированные гребневые равнины нижнегесперианской серии. Соответствующие единицы геологического времени (геохронологические) трех ноевских серий - это Ранний Ной, Средний Ной и Поздний Ной Эпохи. Обратите внимание, что эпоха - это часть периода; в формальной стратиграфии эти два термина не являются синонимами.
Стратиграфические термины часто сбивают с толку как геологов, так и негеологов. Один из способов решить эту проблему - это следующий пример: вы можете легко отправиться в Цинциннати, Огайо и посетить скалу обнажение в верхней ордовикской серии Ордовикская система. Вы даже можете найти здесь окаменелые трилобиты. Однако вы не можете посетить эпоху позднего ордовика в период ордовика и собрать настоящего трилобита.
Земная схема формальной стратиграфической номенклатуры успешно применяется к Марсу уже несколько десятилетий, но имеет множество недостатков. Схема, несомненно, будет уточняться или заменяться по мере появления все большего количества лучших данных. (См. Минералогическую временную шкалу ниже в качестве примера альтернативы.) Получение радиометрического возраста по образцам с идентифицированных поверхностных единиц явно необходимо для более полного понимания марсианской истории и хронологии.
Впечатление художника раннего влажного Марса. Показаны позднегесперианские особенности (каналы оттока), так что это не дает точной картины Ноевского Марса, но общий вид планеты из космоса мог быть похожим. В частности, обратите внимание на наличие большого океана в северном полушарии (вверху слева) и моря, покрывающего Hellas Planitia (внизу справа). Ноевский период отличается от более поздних периодов высокими показателями удары, эрозия, образование долин, вулканическая активность и выветривание поверхностных пород с образованием обильных филлосиликатов (глинистых минералов ). Эти процессы подразумевают более влажный глобальный климат с, по крайней мере, эпизодическими теплыми условиями.
Запись лунных кратеров предполагает, что скорость столкновений во Внутренней Солнечной системе 4000 миллионов лет назад была в 500 раз больше. выше, чем сегодня. Во время Ноаха каждые миллион лет на Марсе образовывался кратер диаметром 100 км, причем частота более мелких столкновений экспоненциально возрастала. Такая высокая частота ударов могла бы привести к разрыву коры на глубину нескольких километров и оставить на поверхности планеты мощные отложения выброса . Сильные столкновения сильно повлияли бы на климат, выпуская огромное количество горячих выбросов, которые нагрели атмосферу и поверхность до высоких температур. Высокая частота столкновений, вероятно, сыграла роль в удалении большей части атмосферы Марса за счет ударной эрозии.
Сеть разветвленных долин Варрего Валлес (четырехугольник Таумазии ), как это видно с орбитального корабля Viking. Подобные сети долин являются одними из самых убедительных доказательств того, что поверхностный сток происходил на раннем этапе Марса. По аналогии с Луной, частые удары приводили к образованию зоны трещин коренных пород и брекчий в верхняя кора называется мегареголитом. Высокая пористость и проницаемость мегареголита позволили осуществить глубокую инфильтрацию подземных вод. Тепло, создаваемое ударным воздействием, реагируя с грунтовыми водами, привело к образованию долгоживущих гидротермальных систем, которые могли использоваться термофильными микроорганизмами, если таковые существовали. Компьютерные модели переноса тепла и жидкости в древней марсианской коре предполагают, что срок службы гидротермальной системы, созданной ударом, может составлять от сотен тысяч до миллионов лет после удара.
Большинство крупных кратеров Ноаха имеют изношенный вид с сильно эродированными краями и внутренними слоями, заполненными отложениями. Разложившееся состояние кратеров Ноаха по сравнению с почти первозданным внешним видом кратеров Геспера всего на несколько сотен миллионов лет моложе указывает на то, что скорость эрозии в ноахский период была выше (примерно в 1000–100 000 раз), чем в последующие периоды. Присутствие частично эродированной (вытравленной) местности на южных высокогорьях указывает на то, что до 1 км материала было размыто во время Ноевского периода. Считается, что эти высокие скорости эрозии, хотя и ниже, чем в среднем на Земле, отражают более влажные и, возможно, более теплые условия окружающей среды.
Высокая скорость эрозии во время ноахского периода могла быть связана с осадками и поверхностный сток. Многие (но не все) территории Марса времен Ноя густо расчленены сетью долин. Сети долин представляют собой разветвленные системы долин, которые внешне напоминают водосборные бассейны земных рек . Хотя их основная причина (дождевая эрозия, истощение грунтовых вод или таяние снега) все еще обсуждается, сети долин редки в последующие периоды марсианского времени, что указывает на уникальные климатические условия во времена Ноя.
По крайней мере, две отдельные фазы формирования сети долин были идентифицированы на южном нагорье. Долины, сформировавшиеся в период от раннего до среднего ноха, демонстрируют плотную, хорошо интегрированную структуру притоков, которые очень напоминают структуру дренажа, образованную дождями в пустынных регионах Земли. Более молодые долины от позднего ноя до раннего геспера обычно имеют только несколько коротких притоков с междуречными областями (возвышенность между притоками), которые являются широкими и нерасчлененными. Эти характеристики позволяют предположить, что более молодые долины образовались в основном истощением подземных вод. Если эта тенденция изменения морфологии долин со временем реальна, это будет означать изменение климата от относительно влажного и теплого Марса, где иногда были дожди, к более холодному и засушливому миру, где дожди были редкими или отсутствовали.
Дельта в кратере Эберсвальде, наблюдаемая Mars Global Surveyor.
Слои филлосиликатов и сульфатов, обнаженные в осадочной насыпи в кратере Гейла (HiRISE ).Вода, стекающая через долину сети, образовавшиеся в низинных недрах кратеров и в региональных впадинах между кратерами, образуя большие озера. Более 200 ложа ноахских озер были обнаружены в южных высокогорьях, некоторые из которых достигают размеров озера Байкал или Каспийское море на Земле. Многие кратеры Ноя показывают каналы, входящие с одной стороны и выходящие с другой. Это указывает на то, что внутри кратера должны были присутствовать большие озера, по крайней мере временно, чтобы вода достигла достаточно высокого уровня, чтобы пробить противоположный край кратера. Дельты или вееры обычно присутствуют там, где долина входит в дно кратера. Особенно яркие примеры встречаются в кратере Эберсвальде, кратере Холдена и в регионе Нили Фоссаэ (кратер Джезеро ). Другие крупные кратеры (например, Кратер Гейла ) показывают мелкослоистые внутренние отложения или холмы, которые, вероятно, образовались из отложений, отложившихся на дне озер.
Большая часть северного полушария Марса находится примерно в 5 км. ниже по высоте, чем южное нагорье. Эта дихотомия существовала со времен проноя. Ожидается, что вода, стекающая с южного нагорья во время Ноя, будет скапливаться в северном полушарии, образуя океан (Oceanus Borealis). К сожалению, существование и природа Ноевского океана остаются неопределенными, поскольку последующая геологическая деятельность стерла большую часть геоморфических свидетельств. Следы нескольких возможных береговых линий эпохи Ноаха и Геспера были идентифицированы вдоль границы дихотомии, но это свидетельство было оспорено. Палеошорелины, нанесенные на карту в пределах Hellas Planitia, наряду с другими геоморфическими данными, предполагают, что большие, покрытые льдом озера или море покрывали внутреннюю часть бассейна Эллады во время Ноахского периода. В 2010 году исследователи использовали глобальное распределение сетей дельт и долин, чтобы доказать существование ноахской береговой линии в северном полушарии. Несмотря на скудность геоморфических свидетельств, если бы на Ноаховом Марсе был большой запас воды и теплые условия, как предполагают другие свидетельства, тогда большие водоемы почти наверняка накопились бы в региональных низинах, таких как северный низменный бассейн и Эллада.
Ной был также временем интенсивной вулканической активности, большая часть которой была сосредоточена в регионе Фарсида. Считается, что основная часть выпуклости Фарсиды накопилась к концу Ноевского периода. Рост Фарсиды, вероятно, сыграл значительную роль в создании атмосферы планеты и выветривании горных пород на ее поверхности. По одной из оценок, выпуклость Фарсиды содержит около 300 миллионов км вулканического материала. Предполагая, что магма, образовавшая Фарсис, содержала углекислый газ (CO 2) и водяной пар в процентах, сравнимых с процентами, наблюдаемыми в гавайской базальтовой лаве, то общее количество газов, выпущенных из магм Tharsis , могло привести к образованию атмосферы CO 2 с давлением 1,5 бар и глобального слоя воды глубиной 120 м.
Четыре обнажения нижних слоев Ноевские породы демонстрируют спектральные признаки изменения минералов водой. (Изображения CRISM и HiRISE с Mars Reconnaissance Orbiter )Обширный вулканизм также имел место в покрытых кратерами высокогорьях за пределами региона Фарсиды, но мало геоморфологические свидетельства остаются, потому что поверхности были сильно переработаны под воздействием ударов. Спектральные данные с орбиты показывают, что горные породы в основном имеют базальтовый состав, состоящий из минералы пироксен, полевой шпат плагиоклаза и оливин. Камни, исследованные на Columbia Hills с помощью Mars Exploration Rover (MER) Spirit может быть типичным для горных пород эпохи Ноаха по всей планете. Породы в основном представляют собой деградированные базальты с различными текстурами, указывающими на сильную трещиноватость и брекчия в результате воздействия и изменения гидротермальных флюидов. Некоторые породы холмов Колумбия могли образоваться из пирокластических потоков.
Обилие o livine в породах ноахского возраста имеет большое значение, потому что оливин быстро выветривается до глинистых минералов (филлосиликатов ) при воздействии воды. Таким образом, присутствие оливина позволяет предположить, что длительная водная эрозия на раннем этапе Марса не происходила в глобальном масштабе. Однако спектральные и стратиграфические исследования ноахских обнажений с орбиты показывают, что оливин в основном ограничен породами верхней (поздней) ноахской серии. Во многих областях планеты (в первую очередь Нили Фоссае и Маурт Валлис ) последующая эрозия или удары обнажили более древние доноахские и нижненоевские образования, богатые филлосиликатами. Для образования филлосиликатов требуется богатая водой щелочная среда. В 2006 году исследователи, использующие инструмент OMEGA на космическом корабле Mars Express, предложили новую марсианскую эру, названную Филлоцианской, соответствующей пренохийскому / раннему ноахскому времени, когда поверхностные воды и водные выветривания было обычным явлением. Также были предложены две последующие эпохи, тейкианская и сидерикская. Филлоцианская эра коррелирует с возрастом формирования ранней сети долин на Марсе. Считается, что отложения этой эпохи - лучшие кандидаты для поиска доказательств прошлой жизни на планете.
