МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ КАТАЛОГ КРАТЕРОВ МЕРКУРИЯ, СОСТАВЛЕННЫЙ ПО ДАННЫМ КА «МАРИНЕР 10»
Феоктистова Е.А., Родионова Ж.Ф., Майкл Г.Г., Пугачева С.Г., Шевченко В.В.
Под общей редакцией Шевченко В.В.
Москва 2019
Морфологический каталог кратеров Меркурия диаметром более 10 км составлен в Государственном астрономическом институте им. П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) на основе карт масштаба 1:5 000 000 и американского Атласа Меркурия (Atlas of Mercury, 1978). Методика составления каталога подобна той, которая была использована при составлении Морфологических каталогов кратеров Луны и Марса (Морфологический каталог кратеров Луны. 1987, 173 с., Morphological Catalogue of the craters of Mars. 2000, 158 p.). В результате миссии КА «Маринер 10» было сфотографировано около 45 % всей поверхности Меркурия.
Рис.1 Фрагмент листа Н-6 Атласа Меркурия.
Ошибки в измерениях и определении морфологических признаков различны для каждого региона из-за различий в исходных данных. Более точные данные имелись для областей H-1, H-3, H-6, H-8, H-11 и H-15. Изображения для этих районов были получены при малой угловой высоте Солнца над горизонтом, кроме того, для этих районов имеются крупномасштабные снимки. Районы H-7 и H-12 были сфотографированы при полуденном освещении, что затрудняет изучение деталей рельефа, но облегчает поиски лучевых систем. MAC установил разграфку и наименования листов карты Меркурия масштаба 1:5 000 000, составленной по снимкам «Маринера-10». Было решено присваивать листам карты двойное название, состоящее из названия наиболее выделяющейся в пределах листа детали рельефа и названия детали альбедо (таблица 1).
| Обозначение листа | Полное название | |
| латинское | русское | |
| H-1 | Borealis (Borea) | Северная равнина (Борея) |
| H-2 | Victoria (Aurora) | Уступ Виктория (Аврора) |
| H-3 | Shakespeare (Cadu-ceata) | Шекспир (Кадуцеата) |
| H-4 | (Liguria) | (Лигурия) |
| H-5 | (Apollonia) | (Аполлония) |
| H-6 | Kuiper (Tricrena) | Койпер (Трикрена) |
| H-7 | Beethoven (Solitude Lycaonis) | Бетховен (Пустыня Ликаона) |
| H-8 | Tolstoj (Phaethontias) | Толстой (Фаэтонтия) |
| H-9 | (Solitude Criophori) | (Пустыня Криофора) |
| H-10 | (Pieria) | (Пиерия) |
| H-11 | Discovery (Solitude Hermae Trismegisti) | Уступ Дисковери (Пустыня Гермеса Трисмегиста) |
| H-12 | Michaelangelo (Solitudo Promethei) | Микеланджело (Пустыня Прометея) |
| H-13 | (Solitude Persephones) | (Пустыня Персефоны) |
| H-14 | (Cyllene) | (Киллена) |
| H-15 | Bach (Australia) | Бах (Австралия) |
При составлении каталога каждый из 6 492 кратеров, выявленный на фотомозаиках Атласа Меркурия, отождествлялся на Топографической карте масштаба 1:5 000 000, по которой проводились измерения координат центров и диаметры. Затем при помощи фотомозаики и крупномасштабных снимков (рис. 2) описывалась морфология кратера. Для описания морфологии кратера использовались 8 морфологических признаков: 1) четкость или степень сохранности вала; 2) наличие террас и обрушений на внутренних склонах кратера; 3) наличие горок, пиков, центральных и кольцевых хребтов на дне кратера; 4) наличие цепочек мелких кратеров и трещин на дне; 5) характер дна кратера; 6) наличие лавы на дне; 7) характер подстилающей поверхности; 8) наличие лучевой системы (таблица 2). Точность измерений диаметров кратеров составляет в среднем 2 км.
Рис. 2. Фрагменты участков поверхности Меркурия, приведенные в Атласе Меркурия.
Таблица 2. Обозначения морфологических признаков кратеров.
Таблица 3. Система классификации, принятая для каталога Меркурия.
| Широта, Долгота (Latitude, Longitude) | |
| Местоположение центра кратера, с точностью до 0,1 градуса | |
| Диаметр (Diameter, km) | |
| Средний диаметр из расстояний в направлениях север-юг и запад-восток, измеренных по гребню вала кратера |
|
| Степень сохранности вала кратера (Rim degradation) | |
| Четко выраженный гребень вала кратера | 1 |
| Выраженный гребень вала кратера | 2 |
| Сглаженный гребень вала кратера | 3 |
| Частично разрушенный вал кратера | 4 |
| Полностью разрушенный вал кратера | 5 |
| Террасы и обрушения (Terraces and faults) | |
| Нет террас, нет обрушений вала | 0 |
| Неясно | 1 |
| Одна терраса | 2 |
| Одно обрушение вала кратера | 3 |
| Одна терраса и одно обрушение | 4 |
| Много террас | 5 |
| Много террас и обрушение | 6 |
| Пики, горки и хребты (Peaks, hills and ridges) | |
| Нет пиков, горок и хребтов | 0 |
| Неясно | 1 |
| Одна горка | 2 |
| Много горок | 3 |
| Один пик | 4 |
| Один пик и горка | 5 |
| Один пик и много горок | 6 |
| Много пиков | 7 |
| Много пиков и горка | 8 |
| Много пиков и горок | 9 |
| Хребет | A |
| Кольцевой хребет | Ac |
| Хребет и горка | B |
| Кольцевой хребет и горка | Bc |
| Хребет и много горок | C |
| Кольцевой хребет и много горок | Cc |
| Хребет и пик | D |
| Кольцевой хребет и пик | Dc |
| Хребет и много пиков | E |
| Кольцевой хребет и много пиков | Ec |
| Трещины и цепочки (Fissures and chains) | |
| Нет трещин и цепочек | 0 |
| Неясно | 1 |
| Одна цепочка | 2 |
| Много цепочек | 3 |
| Одна трещина | 4 |
| Одна трещина и одна цепочка | 5 |
| Много трещин | 6 |
| Много трещин и цепочка | 7 |
| Характер дна (Character of floor) | |
| Неясно | 1 |
| Ровное | 2 |
| Неровное | 3 |
| Наличие лавы (Lava) | |
| Нет лавы | 0 |
| Неясно | 1 |
| Есть лава на дне | 2 |
| Все дно залито лавой | 3 |
| Лучевая система (Ray system) | |
| Нет лучей | 0 |
| Неясно | 1 |
| Лучевая система | 2 |
| Характер подстилающей поверхности | |
| Равнина | 1 |
| Материк | 2 |
| Переходная зона материк-равнина | 3 |
Примеры кратеров разной степени сохранности.
Примером описания кратера в каталоге кратеров Меркурия может служить описание кратера Брамс (58,9º N, 177º W, D=114 км) (рис. 3). Кратер имеет хорошо выраженный четкий вал, много террас на склонах, несколько пиков и горок на дне, отсутствуют цепочки вторичных кратеров и трещины на дне, кратер имеет неровное дно, неясно, есть ли следы лавы на дне, подстилающая поверхность кратера – материк, лучи отсутствуют.
В «Морфологическом каталоге кратеров Меркурия» информация о кратере Брамс выглядит следующим образом: 356 589177 114 25903103, где последние восемь цифр обозначают морфологические характеристики кратера, в порядке, перечисленном в Таблице 3.
Рис. 3. Кратер Брамс.
Рис. 4. Кратер 1 класса сохранности.
Рис. 5. Кратер 2 класса сохранности.
Рис. 6. Кратер 3 класса.
Рис. 7. Кратер 4 класса.
Рис. 8. Кратер 5 класса.
Рис. 9. Кратер Дега с лучевой системой, которую имеют 1% кратеров.
Карты плотности распределения кратеров различных классов сохранности
На основе банка данных Морфологического каталога кратеров Меркурия Ситниковым Б.Д. были составлены карты плотности распределения кратеров. Все построения карт выполнялись в ГИС пакете ArcView 3.2a с использованием модуля Spatial Analyst. На рис.10 представлены карты плотности для кратеров 1, 2, 3, 4 и 5 степеней сохранности. Относительно молодые кратеры 1 и 2 классов распределены по поверхности западного полушария Меркурия почти равномерно. Плотность этих кратеров увеличивается в направлении с северо-востока на юго-запад. Можно отметить два района с максимальной плотностью молодых кратеров. Один расположен в области, ограниченной параллелями +70º - +80º и меридианами 120º-160º. Другая область повышенной концентрации кратеров находится в юго-восточной части между меридианами 20º - 40º и параллелями -30º - -60º. Максимальная плотность кратеров 3 класса наблюдается в северном полушарии - в области, ограниченной параллелями 20º - 40º и меридианами 15º - 30º, а также около северного полюса в районе 150 меридиана. В этом же районе наблюдается повышенная плотность кратеров 4 класса. Большая часть разрушенных кратеров 5 класса расположены в окрестностях 30 меридиана и параллели -40º.
Статистический анализ Морфологического каталога кратеров Меркурия.
Сравнение с данными Морфологического каталога кратеров Луны.
Средняя плотность кратеров на поверхности Меркурия составляет 193 образования на 1 млн. км2, что в 2 раза меньше, чем средняя плотность кратеров на Луне. В таблице 4 представлено количество кратеров, соответствующих данному интервалу диаметров (в % от общего числа кратеров) для Меркурия и Луны. Процентное содержание крупных кратеров с диаметрами более 40 км на Меркурии выше, чем на Луне. В целом, распределения кратеров по диаметрам для Луны и Меркурия похожи, но мелких кратеров на Луне больше. Это может быть связано с плохим качеством изображений отдельных районов Меркурия.
| 10км-20км | 20км-40км | 40км-80км | 80км-160км | >160км | |
| Меркурий | 48 | 29,7 | 16 | 5 | 1,3 |
| Луна | 59 | 27 | 11 | 3 | 1 |
Рис.11. Распределение кратеров Меркурия и Луны по интервалам диаметров.
На Меркурии кратеры 1 и 2 классов немногочисленны. На Луне хорошо сохранившихся кратеров гораздо больше. Наибольшее количество кратеров на Меркурии относится к 3 и 4 классам. Кратеров-руин на Меркурии так же больше, чем на Луне (рис.12). Следовательно, процентное содержание хорошо сохранившихся кратеров на Луне больше, чем на Меркурии (табл.5).
| Морфологические признаки | Меркурий | Луна | |
| Степень сохранности вала | 1 | 3 | 19 |
| 2 | 11 | 27 | |
| 3 | 46 | 27 | |
| 4 | 29 | 21 | |
| 5 | 10 | 6 | |
| Террасы | 38 | 6 | |
| Обрушения | 13 | 1,5 | |
| Общее количество | 51 | 7,5 | |
| Горки | 27,5 | 12,9 | |
| Пики | 7,3 | 5,5 | |
| Хребты | 0,9 | 3 | |
| Общее количество | 35,7 | 21,4 | |
| Цепочки | 10,5 | 12 | |
| Трещины | 0,3 | 2 | |
| Общее количество | 11 | 14 | |
| Ровное дно | 26,2 | 7 | |
| неровное дно | 35,3 | 71,5 | |
| Неясно | 38,5 | 21,5 | |
| Лава на дне | 8,5 | 11 | |
| Все дно залито лавой | 3,5 | 0,1 | |
| Общее количество | 12 | 11,1 | |
| Материк | 82 | 94 | |
| Равнины или моря | 11 | 3 | |
| Переходная зона | 6,5 | 3 | |
Рис.12. Распределение по степени сохранности вала кратеров Меркурия и Луны.
Процентное содержание кратеров, имеющих террасы или обрушения на внутреннем склоне, на Меркурии почти в 7 раз выше (рис. 13), чем на Луне (табл.5).
Кратеры, содержащие на дне горки, пики или хребты, составляют 35,7 % от общего числа кратеров Меркурия и 21,4 % от общего числа кратеров Луны (табл.5). И на Меркурии и на Луне наибольший вклад дают кратеры с одной горкой на дне и несколькими горками на дне (рис. 14).
Рис. 13. Распределение кратеров Меркурия и Луны по наличию террас и обрушения на склонах.
Процентное содержание кратеров с одним или несколькими пиками на дне на Меркурии выше, чем на Луне. Кратеров с хребтами на Луне в 3 раза больше, чем на Меркурии. 0,5 % кратеров Меркурия содержат кольцевые хребты. Для Луны кратеры с кольцевыми хребтами не выделялись в отдельные классы, поэтому сравнение по ним не проводилось (рис.14).
Рис. 14. Распределение кратеров Меркурия и Луны по наличию горок, пиков и хребтов на днищах кратеров.
Кратеров содержащих цепочки мелких кратеров или трещины на дне на Луне немного больше, чем на Меркурии –14 % и 10 % от общего количества кратеров, соответственно (табл.5). При этом кратеров с трещинами на дне на Луне в 6,6 раз больше, чем на Меркурии. На отснятой стороне Меркурия не обнаружено кратеров, содержащих цепочки и много трещин на дне, в то время как на Луне такие кратеры составляют 0,09 % от общего числа кратеров (рис. 15).
Рис. 15. Распределение кратеров Меркурия и Луны по наличию цепочек мелких кратеров и трещин на дне.
Кратеров с ровным дном на Меркурии почти в 4 раза больше, чем на Луне (табл.5). Доля кратеров с неровным дном на Луне в 2 раза больше, чем на Меркурии. Характер дна оставшихся 38,5 % кратеров на Меркурии и 21,4 % на Луне пока неясен (рис. 16).
По наличию лавы на дне кратеры распределяются следующим образом: 8,5 % кратеров Меркурия и 10,8 % кратеров Луны имеют лаву на дне (табл.5). Полностью покрыто лавой дно у 3,7 % кратеров Меркурия и у 0,1 % кратеров Луны (рис. 17).
Абсолютное большинство кратеров Меркурия и Луны, расположено на материковой поверхности (табл.5). Кратеров, расположенных на равнине, на Меркурии в 3 раза больше, чем на Луне. В переходной зоне между материками и равнинами лежит 6,5 % кратеров Меркурия и только 2,6 % кратеров Луны. Кроме того, не удалось определить тип подстилающей поверхности для 0,7 % кратеров Меркурия из-за плохого качества изображений этого района (рис.18).
Лучевую систему имеют только 1 % кратеров на Меркурии и 0,3 % кратеров на Луне.
Рис. 16. Распределение кратеров Меркурия и Луны по характеру дна.
Рис. 17. Распределение кратеров Меркурия и Луны по наличию лавы на дне.
Рис. 18. Распределение кратеров Меркурия и Луны по характеру подстилающей поверхности.
Проведенный анализ «Морфологического каталога кратеров Меркурия» и сравнение его с «Морфологическим каталогом кратеров Луны» показало, что в целом распределения кратеров по диаметрам для обоих небесных тел похожи, но имеются существенные различия в морфологии кратеров. Процент кратеров с разрушениями вала, с террасами и обрушениями на Меркурии больше, чем на Луне. Процент кратеров с горками, пиками или хребтами на дне на Меркурии так же выше. В то же время, плохое качество изображений отдельных районов на Меркурии приводит к трудностям в распознавании мелких форм рельефа и влияет на статистику. Этим может объяснятся недостаток мелких кратеров на Меркурии, малая доля кратеров с цепочками мелких кратеров на дне и с трещинами на дне, большое число кратеров с неясным характером дна и наличие кратеров с неясным типом подстилающей поверхности.
В настоящее время сотрудники ГАИШ МГУ заканчивают составление Морфологического каталога кратеров Меркурия для всей поверхности планеты на основе съемок КА «Мессенджер» и КА «Маринер 10».
Скачать каталог вы можете здесь: Hermes.xls