Морщины на поверхности Меркурия говорят о том, что планета все еще сжимается

Ученым-планетологам давно известно, что Меркурий сжимается на протяжении миллиардов лет.

Несмотря на то, что это самая близкая к Солнцу планета, ее недра остывают из-за утечки внутреннего тепла. Это означает, что камень (а внутри него и металл), из которого он состоит, должно быть, слегка сократился в объеме.

Однако неизвестно, в какой степени планета все еще сжимается сегодня – и , если да, то как долго это будет продолжаться. Теперь наша новая статья, опубликованная в журнале Nature Geoscience, предлагает новое понимание.

Поскольку внутренняя часть Меркурия сжимается, его поверхность (кора) становится все меньше и меньше площади, которую нужно покрыть. Он реагирует на это развитием «надвигов» – когда один участок местности наталкивается на соседний рельеф (см. изображение ниже). Это похоже на морщины, которые образуются на яблоке с возрастом, за исключением того, что яблоко сжимается из-за высыхания, тогда как Меркурий сжимается из-за теплового сжатия его внутренней части.

Первое свидетельство сжатия Меркурия появилось в 1974 год, когда миссия «Маринер-10» передала изображения уступов высотой в несколько километров (склонов, похожих на пандусы), извивающихся на сотни километров по местности. «Мессенджер», который вращался вокруг Меркурия в 2011–2015 годах, показал еще множество «лопастных уступов» (как их стали называть) во всех частях земного шара.

Из таких наблюдений можно было сделать вывод, что пологие геологические разломы, известные как надвиги, приближаются к поверхности под каждым уступом и являются ответом на сокращение радиуса Меркурия в общей сложности примерно на 7 км.

Но когда это произошло? Общепринятый способ определить возраст поверхности Меркурия — подсчитать плотность ударных кратеров. Чем старше поверхность, тем больше кратеров. Но этот метод сложен, поскольку в глубоком прошлом частота ударов, образующих кратеры, была намного выше.

Однако всегда было ясно, что уступы Меркурия должны быть довольно древними, поскольку, хотя они и прорезают некоторые более древние кратеров, довольно много более молодых кратеров наложены на уступы, поэтому уступы должны быть старше этих.

Когда этот уступ последний раз двигался?

По общему мнению, уступы Меркурия возраст большинства из них составляет около 3 миллиардов лет. Но все ли они такие старые? А старые из них давно перестали двигаться или они действуют и сегодня?

Не следует ожидать, что надвиг под каждым уступом переместился только один раз. Самое сильное землетрясение на Земле за последние годы, землетрясение Тохоку магнитудой 9 баллов у берегов Японии в 2011 году, вызвавшее катастрофу на Фукусиме, стало результатом внезапного скачка на 20 метров вдоль 100-километрового надвигового разлома.

Самые большие «землетрясения» Меркурия, вероятно, меньше. Чтобы накопить 2-3 км общего сокращения, которое можно измерить на типичном уступе Меркурия, потребуются сотни «землетрясений магнитудой 9» или, что более вероятно, миллионы более мелких событий, которые могли бы растянуться на миллиарды лет. p>

Очень важно разобраться в масштабах и продолжительности движений разломов на Меркурии, поскольку мы не ожидаем, что тепловое сжатие Меркурия полностью завершится, даже если оно должно замедляться.

Растрескивание вверх

До сих пор доказательств было мало. Но наша команда обнаружила недвусмысленные признаки того, что многие уступы продолжали двигаться и в недавнее с геологической точки зрения время, даже если они были начаты миллиарды лет назад.

Эта работа была инициирована, когда аспирант Открытого университета в Великобритании Бен Мэн заметил, что некоторые уступы имеют небольшие трещины, расположенные на растянутых верхних поверхностях. Он интерпретировал их как «грабены», геологическое слово, обозначающее полосу земли, опускающуюся между двумя параллельными разломами.

Это обычно происходит, когда кора растягивается. Растяжение может показаться неожиданным на Меркурии, где в целом кора сжимается, но Человек понял, что эти грабены возникнут, если напорный кусок коры будет согнут, когда он будет надавлен на прилегающую местность. Если вы попытаетесь согнуть кусок тоста, он может треснуть аналогичным образом.

Грабены имеют ширину менее 1 км и глубину менее 100 метров. Такие сравнительно небольшие объекты должны быть намного моложе древнего сооружения, на котором они расположены, иначе они были бы уже стерты из поля зрения в результате ударов, разбрасывающих материал по поверхности в процессе, метко названном «ударным садоводством».

Основываясь на скорости размытия в результате воздействия садоводства, мы подсчитали, что возраст большинства грабенов составляет менее 300 миллионов лет. Это говорит о том, что последнее движение должно было произойти столь же «недавно».

Работая с наиболее подробными изображениями, предоставленными MESSENGER, Человек обнаружил 48 крупных лопастных уступов, которые определенно имеют небольшие грабены. Еще 244 были увенчаны «вероятными» грабенами, которые недостаточно четко видны на лучших изображениях MESSENGER.

Сейчас это основные цели для подтверждения системой визуализации совместной европейско-японской миссии BepiColombo, которая должна начать работу на орбите Меркурия в начале 2026 года.

Уроки Луны

Луна также остыла и сжалась. Его лопастные уступы значительно меньше и менее впечатляющи, чем на Меркурии, но на Луне мы точно знаем, что некоторые из них не только геологически недавние, но и активны сегодня.

Это связано с недавним повторным анализом мест. лунных землетрясений, зарегистрированных сейсмометрами (вибродетекторами), оставленными на поверхности Луны несколькими миссиями Аполлона, показывает, что лунные землетрясения концентрируются вблизи лопастных уступов.

Кроме того, самые подробные изображения поверхности Луны с орбиты обнаруживают следы образованы валунами, отскакивающими от откосов, предположительно после того, как они были смещены лунными землетрясениями. Гораздо меньшие по размеру, чем грабены Меркурия, аналогичная логика применима и к этим валунным следам: они исчезнут из видимости всего через несколько миллионов лет, поэтому они, должно быть, молоды.

БепиКоломбо не приземлится, и поэтому у нас нет никаких перспектив собрать какие-либо сейсмические данные о Меркурии. Однако не только более четко видны небольшие грабены, но и наиболее подробные изображения могут выявить следы валунов, которые могут быть дополнительным свидетельством недавних землетрясений. Я с нетерпением жду возможности узнать это.

Дэвид Ротери, профессор Планетарные науки о Земле, Открытый университет

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.