ディスカバリー・クアドラングル
水星の四角形
メッセンジャー探査機によってマッピングされたディスカバリー四角形（2021年）
マリナー10号のフォトモザイク（1975年）
チェーホフ、シューベルト、ヴェルゲラン、ナンペヨのクレーターが描かれた、四角形の中央部分の誇張されたカラー画像
四角形の東側。中央には宗達、ポー・ヤ、ティントレット。左にはモフォロ、イクィアーノ、ノイマン。右にはメンデス・ピント、貫之、プーシキン。

ディスカバリー四角形は、 水星のクレーターの多い部分に位置し、幅約1550kmのカロリス盆地とほぼ正反対の領域にある。水星のクレーターの多い他の部分と同様に、この四角形には、最高画質の写真の解像度の限界のものから直径350kmに及ぶものまで、また、新鮮さの度合いも手つかずのものから著しく劣化したものまで、様々なクレーターと盆地が含まれている。クレーターと盆地には、空間的にも時間的にも点在して、おそらく複数の異なる起源を持つ平原の堆積物がある。水星はサイズが小さく、非常に早い段階で核と地殻に分離したため、長い間、おそらく月よりも長い間、死んだ惑星であったように見える。 [ 1] [2] [3]そのため、水星の地質学の歴史は、太陽系内部で起こった最も初期かつ最も激しい出来事のいくつかをかなり明確に記録している。

バッハ・クアドラントはディスカバリー・クアドラントの南にあります。西にはミケランジェロ・クアドラント、東にはドビュッシー・クアドラントがあります。北にはカイパー・クアドラント、北西にはベートーヴェン・クアドラントがあります。

地層学

クレーターと盆地の物質

月や火星と同様に、水星においても、相対的に異なる年代のクレーターや盆地の連続は、地層の順序を確立する上で最も優れた手段となる。[4] [5]水星の多くの大きなクレーターや盆地の重なり合いは、月よりも明確である。したがって、クレーターや盆地の物質と近傍の平野の物質の両方を含む、多くの局所的な地層柱を構築することができる。

水星全体において、クレーターの縁の鮮明さ、壁面、中央峰、噴出物堆積物、二次クレーターの形態は、時間とともに系統的に変化してきました。局所的な地層序において、最も新しいクレーターまたは盆地は、最も鋭く鮮明な外観を呈しています。最も古いクレーターは、わずかに隆起した丸みを帯びた縁を持つ浅い窪みのみで構成されており、中には不完全なものもあります。これに基づき、クレーターと盆地の5つの年代区分が地図化されています。さらに、水星では月や火星に比べて、二次クレーターの地形がはるかに多くのクレーターと盆地の周囲に保存されており、特に重なり関係や変化の程度を決定する上で有用です。

平野材料

ディスカバリー四角形内のすべての低地およびクレーターと盆地の間の地域は、以下で説明する丘陵および線状物質と丘陵平原物質で覆われた小さな地域を除き、広く平坦な平原を形成する物質で覆われている。平原物質の地域は、幅数キロメートルからクレーター間の数百キロメートルの幅に及ぶ地域まで、サイズはさまざまである。この物質は、おそらくすべてが同じ起源ではない。ストロムら[6]およびトラスクとストロム[7]は、平原の多くの広大な地域が火山起源であるという証拠を挙げている。より小さな地域は、衝突溶融物、地震の揺れによって低い場所に溜まった緩い岩屑[8]または二次衝突による噴出物である可能性が高い。[9]多くの個々の地域の起源は、追加情報がなければ必然的に不確かなままである。

平原の物質は、重なり合うクレーターの密度と、各ユニットと隣接するクレーターおよび盆地の物質との関係に基づいて、4つのユニットに分類されています。これらのユニットは、古いものから新しいものの順に、以下の通りです。

  1. クレーター間平原の物質は広範囲に広がっており、小さなクレーター（直径 5 ～ 15 km）の密度が高く、比較的古くて劣化したクレーターと盆地のほとんどよりも古いものと思われますが、クレーター間平原の物質の一部は古いクレーターよりも新しい可能性があります。
  2. 中間平原物質はクレーター間平原ユニットよりも量が少なく、重なり合う小さなクレーターの密度はクレーター間平原と平滑平原ユニットの中間である。中間平原物質は、明らかに高いクレーター密度を有するクレーター間平原物質に囲まれたc1、c2、およびc3クレーターおよび盆地の底で最も容易にマッピングされている（FDS 27428）。マッピングされたクレーターおよび盆地の外側で発生するクレーター間平原と中間平原ユニットの接触は、段階的であり不確実である。図郭の一部では、写真解像度と照明のために、中間平原ユニットをクレーター間平原または平滑平原ユニットから高い信頼度で分離することができない。
  3. 滑らかな平原物質は、図郭全体にわたって、C4およびそれより古いクレーターや盆地の底、そしてクレーター間の領域に、比較的小さな斑点状に分布しています。このユニットには、クレーター間平原や中間平原ユニットよりも多くの明るいハローを持つクレーターが見られます。
  4. 最も新しいクレーターの底には、非常に滑らかな平原物質が見られます。つまり、この地図は、クレーター、盆地、そして平原が同時期に形成された複雑な歴史を示しています。

レリーフ形成材料

ディスカバリー四角形には、地球上で最も特徴的な起伏物質、すなわちトラスクとゲストによって測量された丘陵・線状地形ユニットが含まれています。[2]このユニットは、ほぼ同規模の丘と谷が均等間隔で混在する構造です。このユニット内のクレーターのほとんどは、このユニットの形成以前に形成されたと思われ、年代を推定することはできません。クレーターの縁は丘陵・線状ユニットと同一の丘と谷に崩壊しています。これらの劣化したクレーターの底には、丘陵・線状ユニットに似た丘陵状の平原物質が含まれていますが、丘の数が少なく低いという違いがあります。

丘陵・線状構造ユニットと囲まれた丘陵平原ユニットは比較的新しいようで、カロリス盆地と同年代である可能性があります。さらに、これらは惑星上でカロリス盆地のほぼ正反対に位置しています。これらの観測結果は、丘陵・線状構造ユニットと丘陵平原ユニットがカロリスの形成に直接関係しているという示唆を強固なものにしています[8] 。これは、おそらく対蹠点における地震波の集束を通じて生じたと考えられます。

構造

ディスカバリー・ルペスがラモークレーターを横断、中央

ディスカバリー四分円では、形態的に多様な断崖、尾根、谷、その他の構造的線状構造が比較的よく見られる。ズリシン[10]は、この四分円において、激しい爆撃の時期より前の、線状のリソスフェア断裂のよく発達したパターンを記録した。支配的な構造傾向は北緯 50 度 – 45 度西に認められ、副次的な傾向は北緯 50 度 – 70 度東とほぼ真北に見られる。節理によって制御された岩塊運動が、あらゆる時代の多くのクレーターが多角形の輪郭をしているという事実の原因である可能性が高く、いくつかの線状の節理が、クレーター間平野を形成した溶岩が地表にアクセスできる手段となっていた可能性がある。後者の証拠は、線状の火山噴火口に沿った溶岩の集積によって形成された可能性のあるいくつかの線状の尾根によって記録されている可能性がある (たとえば、南緯 37 度、西経 40 度のミルニ ルペス、FDS 27420)。

ディスカバリー図枠内の平面的に弓状の断崖は、クレーター間平原と c4 ほどの新しいクレーター物質を切り取っている。これらの断崖は通常、長さ 100～400 km、高さ 0.5～1.0 km で、断面積は縁から基部に向かって急峻になる凸状の斜面となっている。東西方向よりも南北方向への傾向が強い。ディスカバリー(南緯 55°、西経 38°)、ボストーク(南緯 38°、西経 20°)、アドベンチャー(南緯 64°、西経 63°)、レゾリューション(南緯 63°、西経 52°) の断崖がこの図枠内で最も顕著な例である。ボストークはグイド・ダレッツォ・クレーターを横断して短縮しており、これは弓状の断崖が圧縮性の地殻構造 (逆断層または高角度逆断層) であることを示唆している。メロシュとズリシン[11]は、弓状の断崖と水星全体の線状パターンは、水星の同時回転と熱収縮 の結果として形成された可能性があると推測しています。

多くの平原に覆われたクレーターや盆地の底に見られる、平面的に不規則な断崖は、この図郭内で確認されている構造的特徴の中で最も新しいものです。これらの断崖は、滑らかな平原と中間的な平原の両方の物質を切断しているためです。これらの断崖が滑らかな底のクレーターや盆地内にのみ見られることから、断崖の形成に寄与した応力は局所的であり、おそらく火山活動によって浸水したクレーター下におけるマグマの貫入または撤退によって引き起こされたと考えられます。

地質史

水星の地質史を再構築する上で、惑星が初期に核と地殻に分化したという推論は不可欠です。水星は弱い磁場[12]と高い密度を併せ持ちます。この2つの事実は、直径約4,200kmの、おそらく液体である鉄核 の存在によって最も容易に説明できます。この核は数百kmの厚さの珪酸塩 地殻に覆われています。水星平原の大部分が火山起源であると仮定されていることも、厚い珪酸塩地殻の存在を示唆しており、大規模な鉄核の存在を裏付けています。[3]

水星の分化は後期ではなく早期に起こったことが、ディスカバリー四角形で非常に明瞭に見られる圧縮崖によって証明されている。核の分離によって大量の熱が放出され、地殻の著しい膨張を招いたに違いない。[13] [14]しかし、明確な伸張性の特徴（惑星全体では非常に稀）はディスカバリー四角形では見られず、圧縮崖のみが見られる。したがって、核の分離は比較的初期（固体リソスフェアの形成前）に起こり、その後冷却と収縮が起こり、その最終段階が激しい衝突の終焉に先立つ弓状崖の形成に寄与したと考えられる。[10]

太陽のトルクによる自転の破壊は、水星の歴史の初期に起こったと考えられるもう1つのプロセスです。[15]固体のリソスフェアの形成に伴い、潮汐力による回転の減少によって誘発された応力が、広範囲にわたる破砕を引き起こすのに十分であった可能性が最も高いです。Melosh [16]は、予想される破砕パターンには、おおよそ北緯60度西と北緯60度東の方向の線状の横ずれ断層と、東西方向に傾斜し大まかに南北方向に傾斜した一連の新しい逆断層が含まれることを解析的に示しました。Melosh と Dzurisin [11]は、この予測された地殻構造パターンと水星で観測されたものとの類似性を指摘し、ディスカバリー四角形でよく発達している地球規模の線形構造と弓状断層は、初期の惑星の収縮と潮汐力による回転の減少が同時に起こったことに応答して形成されたと提案しています。

ディスカバリー四角形における観測可能な地層記録は、クレーター間平原の形成から始まり、その一部は観測可能な最古のクレーターと同時期に形成された可能性がある。この時期は、コア形成に伴う熱が消散していたため、火山活動の活発化が見られたと考えられる。地殻が伸張状態にあったとすれば、大量のマグマが地表に到達する容易な経路が存在したはずである。その結果生じた地殻の可塑性により、多くのc1クレーターとc2クレーターが等圧調整によって破壊されたと考えられるため、[17] [18]、現在のc1クレーターとc2クレーターの一覧は完全ではない可能性がある。

c3 の時期までに、衝突率は依然として高かったものの、火山活動の率は低下していました。c3盆地の周囲に直径 1 ～ 5 km の二次火山が多数保存されていることは、それらを消滅させたであろう地表流が著しく制限されていたことを示しています。しかし、c3 盆地は等圧調整によってある程度の衰退を経験しました。中間平原の物質のほとんどはこの時期に形成されました。平滑平原の物質は、c4 クレーターおよび盆地とほぼ同時代のものと思われます。圧縮断崖や尾根は一部の c3 および c4 クレーターよりも後に形成され、一部の c4 クレーターと c5 クレーターによって切断されているため、c3 および c4 の時期には地殻が圧縮されていました。中間平原と平滑平原の物質の形成は、一時的なマグマの導管を開いた c3 および c4 クレーターおよび盆地形成イベントによって促進された可能性があります。最近の大きな衝突の 1 つは、ディスカバリー四角形とは反対側で発生した カロリス イベントであり、このイベントが四角形内の丘陵および線状の物質の形成を開始した可能性があります。

滑らかな平原物質の形成後、ディスカバリー四角形は小規模な地殻変動を受け、クレーター内の平原に断崖を形成しました。非常に滑らかな平原ユニットは、いくつかの新しいクレーターで形成されました。その他の活動は、比較的小さな衝突による雨が絶えず降り注いでいたことのみで、その発生頻度は月とほぼ同じと考えられています。

参考文献

  1. ^ Trask, NJ & Dzurisin, D. (1984).水星ディスカバリー四角形（H-11）の地質図.米国地質調査所. [1] 2007年12月7日閲覧。米国内務省、米国地質調査所がアメリカ航空宇宙局（NASA）のために作成。
  2. ^ ab Trask, NJ & Guest, JE (1975). 「水星の予備的な地質地形図」Journal of Geophysical Research 80(17): 2461–2477.
  3. ^ ab Murray, BC, Strom, RG, Trask, NJ, & Gault, DE (1975). 「水星の表面史：地球型惑星への示唆」Journal of Geophysical Research 80(17): 2508–2514.
  4. ^ Pohn, HA & Offield, TW (1970). 「月のクレーターの形態と月の地質単位の相対年代測定—第1部 分類」地質調査研究 1970、米国地質調査所専門論文 700-C、p. C153–C162.
  5. ^ Stuart-Alexander, DE & Wilhelms, DE (1975). 「ネクタリアン・システム、新たな月時間地層単位」米国地質調査所研究誌3(l): 53–58.
  6. ^ Strom, RG, Trask, NJ, & Guest, JE (1975). 「水星のテクトニズムと火山活動」Journal of Geophysical Research 80(17): 2478–2507.
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  16. ^ メロシュ、HJ (1977). 「デスピン惑星の地球テクトニクス」イカロス31(2): 221–243.
  17. ^ Malin, MC & Dzurisin, D. (1977). 「水星、月、火星における土地利用の劣化：クレーターの深さと直径の関係からの証拠」Journal of Geophysical Research 82(2): 376–388.
  18. ^ Schaber, GG, Boyce, JM, & Trask, NJ (1977). 「月と水星：大規模衝突構造、アイソスタシー、そして平均地殻粘性」『地球惑星内部物理学』 15(2–3): 189–201.
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