Нова карта рельєфу Марса
Спостереження планет за допомогою автоматичних міжпланетних станцій (АМС) дають можливість складати карти їх поверхонь з високою точністю і детальністю. До теперішнього часу АМС «Марс Глобал Сервейор» виміряв висоти сотень мільйонів точок на поверхні Марса, істотно змінивши наше уявлення про рельєф цієї планети.
Два роки тому авторами створена гіпсометричні карти Марса за даними КА «Марс Глобал Сервейор», люб'язно наданим американським Центром планетних даних.
Рис.1 - гіпсометричні карти Марса створено на основі даних високоточного лазерного альтиметра MOLA АМС «Марс Глобел Сервейер». ГАІШ МГУ, 2004р.
Збільшити західну півкулю
Збільшити східне півкуля
Еліпсоїд обертання Марса
Нові уявлення про рельєф Червоної планети пов'язані не тільки з високою точністю вимірювань (до декількох метрів), але головним чином зі зміною рівня відліку висот в порівнянні з картами, складеними за даними АМС «Вікінг-1» і «Вікінг-2». Наприклад, найвища гора Олімп стала на 6 км нижче - 21.2 км замість 27, а Рівнина Еллади - на 3 км глибше, ніж на попередніх картах. Глибина її тепер досягає -8.2 км. Поверхня відліку висот на Марсі до запуску «Марс Глобал Сервейер» визначалася гравітаційним полем в поєднанні з поверхнею, на якій середнє атмосферний тиск становив 6.1 мбар. Для визначення висот використовувалися: наземні радіолокаційні дані і дані КА «Марінер-9», «Вікінг-1» і «Вікінг-2». Помилки значень висот становили від 1 до 3 км. Раніше нами було показано, що середній рівень висот Марса знаходився на 2 км вище нульової горизонталі (Земля і Всесвіт № 4, 1985).
Нові висотні позначки відраховуються від еквіпотенційної поверхні трехосного еліпсоїда обертання з наступними параметрами:
- довжина осей еліпсоїда: A = 3 398 627 м (1.0 N, 72.4 E); B = 3 393 760 м (0 N, 342.4 E); C = 3 376 200 м (широта 89.0 N, 252,4 E);
- стиснення 1 / 169.8;
- середній радіус 3 389 508 м;
- середній екваторіальний радіус 3 396 200 м;
- північний полярний радіус 3 376 189 м;
- південний полярний радіус 3 382 580 м.
Нова карта Марса виконана методом пошарової забарвлення ступенів висот (21 сходинка) між горизонталями. До висоти 8 км перетин рельєфу йде через 1 км. Від 8 до 12 км - через 2 км. Вище 12 км кольором показана одна щабель з висотними відмітками вершин.
Згодом карта була доповнена новими назвами, а головне - такі форми рельєфу, як гори, долини і кратери показані не тільки горизонталями, але і методом «світлотіні», тобто об'ємно.
Назви на сучасних картах Марса
Знімки Марса, отримані зондом «Марс Глобал Сервейор», дозволяють розрізняти деталі на поверхні Марса розміром в десятки метрів. В результаті паралельно з номенклатурою деталей альбедо (темних і світлих областей) з'явилася номенклатура для позначення форм рельєфу поверхні Марса, виявлених за космічними знімками. Була створена робоча група МАС по марсіанської номенклатурі, яка розробила загальні положення по найменуванню різних форм рельєфу і запропонувала розділити всю поверхню Марса на 30 ділянок, відповідних 30 листам карти масштабу 1: 5000000. Кожному району та листу карти було вирішено давати назву найбільш великої деталі альбедо , розташованої в його межах. Назви отримали такі форми рельєфу, як борозни, долини, рівнини, гори і інші освіти, наведені в таблиці.
Таблиця I . Форми рельєфу, що зустрічаються на Марсі.
На сучасних картах Марса поряд з новими найменуваннями, присвоєними формам рельєфу, виявленим за космічними знімками, використовуються старі географічні та міфологічні назви, запропоновані італійським астрономом Джованні Скіапареллі. Найбільша піднесена область отримала назву Фарсида (так на стародавніх картах називався Іран), а величезна кільцева депресія на півдні діаметром понад 2000 км названа Елладою (Греція). Сильно кратерірованние ділянки поверхні іменуються: Земля Прометея, Земля Ноя і т.п. Долинах присвоєні назви планети Марс на мовах різних народів. Наприклад Долина Храт - означає Марс вірменською мовою, а Долина Маадий - на івриті. Виняток з цього правила зробили для гігантських Долін Маринера, названих на честь успішного фотографування всієї поверхні Марса КА «Марінер-9». Менші за довжиною долини називають іменами річок земної кулі. Арсия - назва класичного альбедного освіти. Япиги - давня назва італійської провінції Апулії. Аерія - грецька назва «далекої країни за туманами». Ацідалійской море - по аналогії з Ацідалійской джерелом, де Афродіта купалася разом з граціями. Залив Перлинний - по імені півострова Індостан, де добувають перли. Наведемо таблицю великих утворень марсіанського рельєфу з поясненнями значення їх назв.
Таблиця II . Великі форми марсіанського рельєфу. Багато з цих назв пояснені в статті Д.Я. Мартинова (Земля і Всесвіт № 3, 1974).
Планетоцентрична довгота Марса вимірюється на захід від нульового меридіана (від 0 до 360 °), який проходить через маленький кратер Ейрі-0 (діаметр 0.5 км), що знаходиться на дні кратера Ейрі діаметром 56 км, названий на честь англійського астронома Джорджа Ейрі (1801- 1891), директора Грінвічській обсерваторії, члена-кореспондента Петербурзької Академії наук. Ім'я німецького астронома Г. Мёдлера, який запропонував вести відлік довгот на Марсі від чіткої темної деталі на екваторі планети, присвоєно кратеру, розташованому поблизу нульового меридіана.
Великі кратери названі на честь вчених (посмертно), які зробили внесок у вивчення Марса. Цим була продовжена традиція астрономів ХІХ-го століття. Наприклад чотири найбільших кратера діаметрами більше 400 км названі в честь Х.Гюйгенса, Дж. Кассіні, Дж. Скіапареллі і Е. Антоніаді - піонерів телескопічних спостережень Марса. У районі, прилеглому до Плато Великий Сирт, назви кратерів пов'язані з астрономами, які робили замальовки деталей на поверхні Марса. За їхніми спостереженнями складалися карти. На захід від, в районі Землі Аравія, кратери носять імена французьких вчених. Серед них є як астрономи, відомі своїми візуальними, фотометрическими і поляриметричними спостереженнями Марса, так і фізики - першовідкривачі радіоактивності - А. Беккерель, П. Кюрі і М. Склодовська-Кюрі. Тут же знаходиться кратер, названий на честь англійського фізика Е. Резерфорда. На захід від, в області Землі Темпе, кратери названі на честь радянських астрономів, що займалися фотометрическими дослідженнями Марса: Н. Барабашов, Е. Перепьолкін, В. Фесенков і В. Шаронов. Кратери в екваторіальній області, поблизу нульового меридіана названі іменами астрономів, які виконували вимірювання координат деталей поверхні, що визначали період обертання планети і її розміри. Імена астрономів, які робили замальовки полярних шапок Марса, можна бачити на південь від Землі Ноя, в районі, куди доходить взимку південна полярна шапка. На захід від Долини Аргир кратери названі на честь американських астрономів, а на схід від цієї рівнини - в пам'ять німецьких вчених.
Назви на честь мореплавців - першовідкривачів нових земель зосереджені на захід від 180 меридіана; тут же можна бачити імена астрономів давнини і середньовіччя. З іменами вчених, висловлювали припущення про можливість життя на Марсі, пов'язані назви кратерів на схід від Долини Еллада. У північної полярної області лежать кратери, названі на честь М.В. Ломоносова і головного конструктора радянських космічних ракет С.П. Корольова.
Невеликі кратери носять імена населених пунктів Землі. При цьому кратерів діаметром 10-100 км дають назви, що складаються з двох-трьох складів, а кратерів меншого розміру - що складаються з одного складу.
Таблиця III . Марсіанські кратери діаметром понад 100 км.
Повний список назв на поверхні Марса, затверджений Міжнародним астрономічним союзом, можна знайти в Інтернеті за адресою: http://planetarynames.wr.usgs.gov .
Рельєф Червоної планети
Розглядаючи гіпсометричні карти Марса, легко помітити, що рельєф північної та південної півкуль помітно різняться. Більшу частину північної півкулі займають порівняно гладкі рівнини: Велика Північна Рівнина, що простягається від північної полярної області, переходить в західній півкулі в рівнини Аркадія, Амазонія, Хриса і Ацідалійской, а в східному - в рівнини Утопія, Елізій, Ісіди. Рівнини північної півкулі лежать нижче середнього рівня поверхні планети. Наприклад Велика Північна Рівнина має глибину -4 - -5 км, як і Рівнина Утопії і ацидалійська рівнина. Рівнини Аркадія, Амазонія і Хриса розташовані вище на 1 км. Це западини на марсіанському кулі, подібні океанічних западин Землі. Дані області Марса різні за походженням, віком і зовнішнім виглядом. У процесі формування північних рівнин важливу роль грав підповерхневий лід.
За гіпсометричне мапі побудовані графіки переважання висот в півкулях Марса.
Мал. 2 - Розподіл висот поверхні Північної і Південної півкулі Марса. У Північній півкулі переважають поверхні висотою від -2 до -5 км; цей рівень відповідає рівнинним територіям. У Південній півкулі в основному поширені висотні ступені від 1 до 3 км, на таких висотах розташовані височини.
У Південній півкулі рівнин порівняно мало і вони не настільки великі, як в Північній півкулі. Це рівнини Еллада (діаметр 2300 км і глибина до -8.2 км) і Аргир (діаметр 800 км і глибина близько 3 км), що мають кругову форму. Ймовірно, вони утворилися в результаті падіння на Марс великих тел. Велика частина Південної півкулі представлена височинами, покритими безліччю кратерів. Середні висоти материкової частини Марса складають 3 - 4 км. Плато Сирія розташоване на висотах 5 - 6 км, Плато Синай - від 3 до 5 км, Плато Сонця - від 3 до 4 км, Плато Гесперія і Великий Сирт - від 1 до 2 км.
На екваторі знаходиться найбільша височина - Гора Фарсида протяжністю близько 6000 км і висотою до 8 км. Над нею підносяться три вимерлих вулкана: Гора Аскрійская, Гора Павлина і Гора Арсия, розташовані на одній лінії. Їх висоти - від 14.5 до 18.2 км. Таким чином, висота самих вулканів від 6.5 до 10 км. Найвищий вулкан на Марсі і в нашій Сонячній системі - Гора Олімп, розташований на північно-західній околиці Фарсида, де позначки висот становлять 0 км. У підставі діаметр цього вулкана становить 600 км, а його висота - 21.2 км. Якщо подумки з'єднати вершину Гори Олімп з вершинами Гори Аскрійская і Гори Арсия, то вийде майже трикутник зі сторонами в 1800 км і підставою в 1600 км.
Фарсида оточує велика система розломів. У приекваторіальній зоні Марса знаходиться гігантська система розломів з обривистими схилами - Долини Маринер протяжністю понад 4000 км із заходу на схід, глибиною до 6 км і діаметром в найширшій частині близько 700 км. Крутизна схилів деяких каньйонів тут досягає 20 градусів. На західній околиці Долін Маринера знаходиться унікальна система пересічних долин - Лабіринт Ночі. Часто зустрічаються долини, схожі на висохлі русла, свідчать про те, що в минулому на поверхні Марса існували потужні водні потоки. Більшість протяжних долин розташоване в приекваторіальній зоні і лише окремі з них зустрічаються в середніх широтах.
Мал. 3 - Розподіл висот поверхні в Західному і Східному півкулях Марса. Видно кілька характерних піків. Західну півкулю трохи вище, ніж Східне. Площа, зайнята рівнинами, практично однакова в цих півкулях.
Розподіл висот в західному і східному півкулях виглядає абсолютно по-іншому. У східній півкулі також є вулканічна область, названа Плато Елізій. На ньому розташовані три вулкана, найбільший з них - Гора Елізій - має діаметр близько 150 км і висоту до 14 км. Окремі невеликі вулкани можна бачити і в інших областях Марса. Своєрідний район скупчення плосковершінних гірок приурочений до перехідної кордоні від піднесеної області до рівнин в північній півкулі. Тут знаходяться Столові гори Кидонія, Нілосірт, протонів, Дейтероніл, розташовані на ділянці великого кола під кутом 35 ° до екватора; це коло відокремлює равнинное (нице) півкуля планети від материкового (піднесеного). Район Столових гір Кидонія характеризується скупченням хаотичних форм, пов'язаних з глобальним уступом шириною більше 100 км. Не випадково саме в ньому були помічені цікаві форми рельєфу - «піраміди» і «сфінкс». Однак фотографії АМС «Марс Глобал Сервейер» показали, що нічого незвичайного в цих формах немає.
Марсіанські кратери відрізняються від кратерів Місяця і Меркурія меншою глибиною і слідами вітрової та водної ерозії. Найбільші з них: Гюйгенс (діаметр 470 км, глибина близько 4 км), Скіапареллі (діаметр 465 км, глибина 2 км), Кассіні (діаметр 411 км, глибина 1 км), Антоніаді (діаметр 410 км, глибина 000), Тихонравов (діаметр 380 км, глибина 2 км). Найглибший кратер - Ньютон (5 км). Деякі молоді марсіанські кратери відрізняються радіальними потоковіднимі викидами грунту в місцях розтину подповерхностного льоду. Такі виплеск грунту часто зустрічаються у кратерів, розташованих на північних рівнинах.
Побудовані гіпсометричні карти виявили ряд цікавих особливостей форм рельєфу Марса. Зокрема найменування деяких ділянок давалися по наземним спостереженням дуже низького дозволу в кінці XIX століття: наприклад плато Сирія, плато Синай, плато Сонця. Насправді виявилося, що ці райони зовсім не плато, а знаходяться на глобальному схилі. Те саме можна сказати і до плато Дедала. Широке плато знаходиться на схід від цих утворень.
Гіпсометричні карта Марса масштабу 1:26 000 000 випущена в 2004 р видавництвом фізико-математичної літератури (де можна її придбати).