Юпитер — Геология Европы

Геология Европы

История геологии Европы отображена на ее сложной поверхности. Прямые и кривые полосы, яркие и темные участки в виде пятен выглядят как сложный пазл на поверхности и несомненно рассказывает о ее сложной истории. Понимание и описание поверхностных единиц Европы - это первый шаг для понимания геологической истории Европы от и до, как планеты в целом. После миссии Вояджер, ученые смогли разделить поверхность Европы на общие типы геологических единиц. Традиционно, геологическая единица представляет собой трехмерное тело поверхности, которое определяется физическими характеристика и временем образования. Используя изображения Европы, ученые выделили различные поверхностные формы, текстуры, слои, цвета, различную яркость для определения геологических единиц. Выделяю пять типов ландшафта на полученных фотографиях: равнины, хаос, полоса, горный хребет и кратеры.

Изображение

Тип геологической единицы

Описание

Равнины

Тип равнин - самый распространенный тип поверхностей на Европе и подразделен на горные равнины, гладкие равнины или просто, недифференцированные. Многократные горные хребты, которые образуют остроконечные равнины, имеют разнообразие размеры и формы.

Гладкие равнины обычно темные и образованы непостоянными по форме областями. На фотографии мы видим недифференцированную равнину, потому что те хребты, которые вероятно есть в этой области, или другие различия не могут быть выявлены. Большинство темных линий длиной в 1600 км. Остроконечные равнины, как полагают, являются продуктами тектонической деятельности, которая растягивала, сжимала или разрушала ландшафт поверхности.

Горные равнины образованными отдельными или непрерывными горными хребтами, которые то обрываются, то начинают заново.

Некоторые горные равнины признаны самыми древними формированиями на поверхности Европы. Гладкие равнины, скорее всего, являются результатом водно-ледяного вулканизма, в результате которого жидкость вырывается наружу и заполняет низменные области. Предполагается, что гладкие равнины - самые молодые формирования Европы.

Недифференцированные равнины, вероятно, образованы горными и гладкими равнинами, и возможно другими образованиями, которые не видны на изображениях.

Области "хаоса"

Плоские пластинчатые, бугристые, структуры, а также трещины и переломы, чередующиеся между собой, образуют области "хаоса". Некоторые блоки, кажется, смещены, наклонены и даже немного погружены в холмистый фон. Области "хаоса" интерпретируются, как разрушение ранее созданных образований, в результате внутренней деятельности. Все современные модели предполагают, что образование областей "хаоса" происходило непосредственно над местами высоких температур. Большинство областей "хаоса" моложе, чем горные равнины.

Полосы

Полосы - это линейные, изогнутые или имеющие форму клина зоны, выделяющиеся от остальной поверхности своим альбедо (яркостью). Иногда, края полос выглядят как скаты или горные хребты. Внутренняя область полосы обычно выше, чем окружающая поверхность. Полосы, вероятно, сформировались в результате переломов, из-за которых переломы заполнились подповерхностным материалом. Повторное заполнение центральной части может объяснять двойную симметрию, которую мы можем видеть на изображениях некоторых полос.

Возможно, полосы это окончательная стадия эволюции горных хребтов.

Горные хребты

Горные хребты наиболее отличаются от окружающей поверхности. Они могут быть прямыми или изогнутыми, единичными или парными (два горных хребта разделенные низиной), или иметь более сложные объединения. На глобальном масштабе, горные хребты слишком узкие, чтобы отображать их на карте, зато можно обозначить их символами. Существует несколько методов для описания формирования горных хребтов. За один Европейский день луна растягивается и сжимается на несколько десятком метров, эта деформация может привести к нагреванию, перелому и движению коры. Горные хребты могли быть сформированы процессами, в результате которых подповерхностный материал по перелому вышел наружу. Они также могут быть результатом водно-ледяного вулканизма или местами, где лед был вытолкнут наружу.

Кратеры

Классификация кратеров проводится анализов четкости краев и выброса породы. Иногда след от ударной структуры можно признать только по наличию круговых черт. Другие имеют четкие края и видны выбросы породы. Другие же кратеры имеют четкие лучи. Кратер на фотографии относится к структурам с четкими краями и выбросом породы. Многочисленные кратерные структуры подразделяются на кратеры с гладким и неровным центром, а также, на кольцевые подтипы горных массивов.

Все структурные типы поверхностей Европы нанесенные на карту командой ученых, включали в себя низины, прямые складочные линии, обрывы и вершины.

Что фотографии говорят о прошлом?

На основании карт, полученных с космического аппарата Галилео, планетарные геологи смогли воссоздать историю формирования поверхности Европы. Вытеснения подповерхностных пород, тектонические процессы (сжатия, растяжения и разломы), а также бомбардировки метеоритами создавали ледяную поверхность Европы. Горные равнины самые древние образования на Европе. На изображениях с высоким разрешением большинство равнин состоят из целых комплексов горных хребтов. Порода, образующая равнины, может выглядеть как низины и возвышенности, или как движущиеся материки или разломы вдоль поверхности. Бугристые области "хаоса" выглядят как разрушение ранее созданных геологических единиц. Предполагается, что области "хаоса" - результат воздействии высоких температур на породу или подповерхностная деятельность, такая как конвекция, вызванная низкой плотностью породы, а также вводно-ледяным вулканизмом. Некоторые бугристые области говорят о том, что они были сформированы почти в тоже время или немного позже, чем горные равнины. Гладкие равнины имеют ограниченное распространение, но кажется выглядят как самые ранние образования на поверхности. Они могли образоваться после наводнения данных областей. Кратеры также существуют на Европе, но их не так много. Они бываю как древними, так и сравнительно молодыми с хорошо различимыми границами, выбросами породы и лучами. Для других объектов Солнечной системы, по кратерам можно судить о возрасте поверхности, но к Европе данный метод не подходит. В любом случае, большинство исследователей полагает, что все типы ландшафта на Европе, даже самые старые, являются очень молодыми по геологическим понятиям.

Поскольку ученые продолжают работать с материалами, полученными с аппарата Галилео, те гипотезы выдвинутые выше могут изменится. На данный момент предполагается, что под ледяной поверхность Европы есть океан жидкой воды. Некоторые области на поверхности Европы вполне могли бы быть минеральными отложениями, типа сульфатов и карбонатов. Но если есть скрытый океан под поверхность, есть ли на самом деле геологическая деятельность на Европе? Какую деятельность можно ожидать, и как мы можем понять ее.

Что фотографии говорят о настоящем?

По полученным изображениям Европы учены пытались найти подтверждения геологических процессов: магматические выбросы или изменения поверхности во время полета аппарата Вояджер.

Выбросы

Это могло бы произойти на Европе, если бы жидкая вода достигла поверхности, где вырвалась бы в космический вакуум и создало облако. Некоторые утверждают, что такие выбросы могут достигать сотен метров в высоту. Такие выбросы уже были зафиксированы на другом спутнике Юпитера - Ио. Но пока на Европе не было зафиксировано ничего подобного.

Ученые утверждают, что, скорее всего, таких выбросов вообще не было за последние несколько тысяч лет, иначе они были бы заметны на поверхности до сих пор.

Изменения поверхности

Типы изменений, которые могли быть обнаружены на Европе, включают в себя изменения высоты и ширины горных хребтов; формирование новых поверхностных трещин; появление новых или увеличение прежних низин, возвышенностей, изменение пятен; изменение яркости отложений льда; движение или вращение поверхностных блоков, изменение наклона, погружение или боковое смещение. Обнаружение всех этих изменений зависит от разрешений фотографий поверхности. Мало того, что Вояджер обладал низкой разрешающей способностью съемки, но и геометрическими искажениями, в отличие от Галилео. Ученые должны быть уверены, что изменения на поверхности Европы вызваны именно геологическими процессами, а не искажениями приборов съемки.

Чтобы зарегистрировать изменения поверхности, Вояджер и Галилео должны были обладать одинаковой аппаратурой для съемки. Вначале ученые обнаружили пары фотографий Вояджер-Галилео, а затем наложили на них компьютерную проверку и обработку.

Они использовали цифровые методы обработки изображения, чтобы геометрически подогнать, устранить различия для создания заключительного изображения, выявляющего изменения (ratio image). Конечное изображение, где картинка с Галилео была отделена от картинки с Вояджера, осматривалась визуально на предмет изменений. Если никаких изменений не обнаруживалось, то конечное изображение было серым. В результате если изображения с Галилео были темнее, то они будут темными на итоговой картинке, или если изображения с Вояджера были светлее, то на итоговой они будут светлыми. На итоговом изображении не видно никаких изменений поверхности. Те светлые линии на сером фоне были приписаны на разницу в освещенности фотографий Вояджера и Галилео.

Результаты

Несмотря на неудавшиеся поиски извержений, они имеют важное значение для определения скорости эрозии поверхности Европы. Исследователи пытались определить, как быстро результаты такого извержения исчезли бы с Европы. По одной из моделей, предполагается, что микрометеоритные бомбардировки смешивают породу на Европе, так же как садовник землю. Вторая модель, предполагает эрозивный процесс, названный "напыление", в результате которого ионизированные атомы с низкой энергией из ионосферы Юпитера бомбардируют атомы поверхности Европы и выбивают их. Основываясь на двух этих моделях, исследователи пришли к выводу, что результаты извержений должны сохраняться на поверхности Европы хотя бы несколько тысяч лет. Приверженцы второй модели сосредоточились на самом молодом и большом кратере Европы, из-за его лучей, в которых содержится иней. Если сравнивать по толщине лучи кратера и результаты выбросов (миллиметры), то они должны исчезнуть примерно за одно время. Но так как лучам, замеченным на трех самых больших кратерах приблизительно 20 миллионов лет, то отсутствие отложений после выбросов свидетельствую о том, что за последние 20 миллионов лет таких извержений не было. Это означает, что извержений не было на Европе вообще? Ответа нет, по крайней мере, по четырем причинам: наблюдаемые лучи кратеров могли быть толще и исчезают медленнее, чем возможные отложения извержений; извержения могли быть редки; при извержении образовывалось бы слишком малое количество инея или они существуют в местах еще не исследованы спутниками.

Если геологическая деятельность сейчас на Европе? Ответ, может быть да, а может и нет. Если геологическая деятельность случается сейчас, то она достаточно мелкомасштабна (меньше чем разрешающая способность фотокамеры - 4 км2 на пиксель) или должно быть эпизодическим, чтобы избежать регистрации.

Ледяная Европа - изучение загадки

Следующая стадия исследования Европы включает миссию "Europa Orbiter", которая пока отложена. Его главные цели будут состоять в том, чтобы собрать глобальные, данные с высокой разрешающей способностью, которые могут использоваться, чтобы лучше изучить ледяную поверхность и найти доказательство внутреннего океана для подготовки к будущим подводным миссиям.

Читайте также: