Абстрактный
Абстрактный
В геологической истории Меркурия доминировало глобальное сжатие, вызванное вековым похолоданием недр планеты. Это похолодание оказало глубокое влияние на проявление вулканизма и тектонизма планеты, и проявления этих двух поверхностных эволюционных процессов глубоко переплетены. Здесь мы используем тематические исследования четырехугольника Хокусай на Меркурии, чтобы получить представление о взаимодействии между вулканизмом и тектонизмом Меркурия, которые мы рассматриваем на протяжении всей этой статьи. Мы проводим первый анализ размера кратера и частоты встречаемости самой южной части Borealis Planitia, крупнейшей вулканической равнины Меркурия, и обнаруживаем, что она образовалась ~ 3,8–3,7 млрд лет назад. Мы обсуждаем важность “промежуточных равнин”, широко распространенной единицы в четырехугольнике Хокусай, как проявления относительно малообъемных излияний с неопределенной стратиграфической связью с Borealis Planitia. Наконец, мы подробно описываем формирование изрытого грунта Suge Facula во время геологической истории кратера Рахманинова и выдвигаем гипотезу, что такие структуры, вероятно, формировались более широко на Меркурии, но часто были либо погребены мощными потоками лавы, либо иным образом скрыты. Вопросы, на которые нет ответов в этой работе, могут быть использованы для продвижения следующего этапа исследования Меркурия с прибытием миссии BepiColombo.
- введение
Результаты исследований поверхности Меркурия, космической среды, геохимии и дальномерной миссии (MESSENGER) дали много ответов об истории вулканизма на самой внутренней планете Солнечной системы, однако остается много вопросов. С запуском миссии BepiColombo (Benkhoff et al., 2010; Rothery et al., 2020a), которая должна вернуть данные с Меркурия в 2026 году, мы находимся в подходящем промежутке времени, чтобы пересмотреть наше понимание вулканизма планеты, который тесно связан с ее глобальным тектоническим режимом. Там, где это уместно, мы иллюстрируем взаимодействие между тектонизмом и вулканизмом на Меркурии примерами из четырехугольника Хокусай на планете (H05: рис. 1: Wright et al., 2019), который включает в себя многие аспекты ключевых составляющих процессов. Для удобства сравнения с Wright et al. (2019), в котором была представлена геологическая карта четырехугольника, здесь мы показываем несколько рисунков всего или частей H05 в одной и той же конформно-конической проекции Ламберта (LCC) (центральный меридиан, 45°восточной долготы; стандартные параллели, 30° Северной широты и 58°северной широты), которую мы называем “стандартной” проекцией LCC для H05.
Отображение четырехугольников Меркурия. Меркурий разделен на 15 четырехугольников, определяемых широтой и долготой (примеры показаны здесь черными контурами; Дэвис и др., 1978). Четырехугольник Хокусая проиллюстрирован геологической картой Райта и др. (2019). Базовая карта представляет собой мозаику MESSENGER MDIS разрешением 250 м/пиксель в ортогональной проекции с центром в 45°Восточной долготы, 45° Северной широты.
1.1. Данные по ртути
После "Маринера-10" НАСА (1974-1975: Данн и Берджесс, 1978) миссия "МЕССЕНДЖЕР" того же агентства (2008-2015: Соломон и др., 2018) является лишь вторым космическим аппаратом, посетившим Меркурий, и первым, который вышел на орбиту планеты. Его прибор Mercury Dual Imaging System (MDIS: Hawkins et al., 2007), который включал в себя монохромную узкоугольную камеру (NAC) и мультиспектральную широкоугольную камеру (WAC), предоставил первый глобальный набор изображений поверхности планеты (рис. 2, рис. 4). Для регулирования температуры MESSENGER был выведен на высокоэллиптическую полярную орбиту, чтобы излучать избыточное тепло от Солнца и дневной поверхности Меркурия (Solomon et al., 2007). На высотах наибольшего сближения ~200 км над северным полушарием NAC получил изображения с наземным разрешением в несколько десятков метров на пиксель. Небольшое пространство, занимаемое NAC в северном полушарии, компенсировалось более широким полем зрения WAC. Однако большая высота MESSENGER над южным полушарием привела к снижению разрешения пространственных измерений и охвата несколькими приборами, включая MDIS. Ртутный лазерный высотомер MESSENGER (MLA: Cavanaugh et al., 2007) не смог выдать много полезных данных южнее 20° Северной широты из-за большего расстояния до планеты, когда эта часть Меркурия была в поле зрения. Следовательно, цифровые модели рельефа, полученные на основе MLA (DEMS), доступны только для северного полушария (Zuber et al., 2012). Однако с помощью стереофотограмметрии удалось создать глобальное изображение Меркурия с разрешением 665 м/пиксель (Becker et al., 2016). Кроме того, Stark et al. (2017) получили разрешение 222 м / пиксель для H05 на основе данных изображения с превосходным разрешением и углом обзора, доступных для этого четырехугольника.
Непроецированная мозаика изображений MDIS NAC, полученных во время третьего облета Меркурия MESSENGER. Юго-восток H05, который MESSENGER сфотографировал впервые. Кольцевой ударный бассейн диаметром 305 км, названный Рахманиновым, занимает центр этого вида и окружен радиально-текстурированным ударным выбросом. Выброс Рахманинова накладывает относительно нерасчлененные “гладкие равнины” в правом верхнем и нижнем углу этого снимка, демонстрируя, что воздействие Рахманинова происходит после образования местных гладких равнин. Гладкие равнины внутри самого Рахманинова должны быть либо современниками воздействия, либо моложе его. Пространственное разрешение этой мозаики приближается к ~500 м/пиксель в правом нижнем углу этого рисунка. Фото: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Вашингтонский институт Карнеги.