シェイクスピアの中庭
水星の四角形
メッセンジャー宇宙船によってマッピングされたシェイクスピア四角形

シェイクスピア四角形は、水星の経度90度から180度、緯度20度から70度にかけて広がる 領域です。カドゥケアータとも呼ばれます。

ボレアリス四角形はシェイクスピア四角形の北にあります。西にはラディトラディ四角形、東にはヴィクトリア四角形があります。南西にはトルストイ四角形、南東にはベートーベン四角形があります。

マリナー10号の画像

マリナー10のフォトモザイク

メッセンジャーによる画像以前は、水星を撮影した宇宙船の画像は、1974年から1975年に水星を3回通過したマリナー10号宇宙船によって撮影されたものだけであった（Murray他、1974a,b；Strom他、1975a）。 [1]シェイクスピア四分円の地質図化に使用された画像のほとんどは、赤道付近の最初の通過時に、水星に接近遭遇するか、水星の裏側を撮影されたものである。2回目の南極通過では、シェイクスピア四分円の高解像度の画像は得られなかった。四分円内の小さな領域の高解像度画像は、宇宙船が接近遭遇の北極軌道に乗っていた3回目の通過でも取得された。宇宙船は最初の通過と2回目の通過で同じ地域を異なる位置から観測したため、南半球の特定の地域では立体画像が得られるが、シェイクスピア四分円ではそのような画像は得られない。マリナー 10 のすべての通過は、同様の照明条件下で行われました。シェイクスピア図郭全体で、これらの条件は、西境界近くの境界での弱い光から東境界でのより高い太陽まで変化しました。その結果、照明条件は西側では微細な地形の起伏を判定するのに有利でしたが、東側に向かうにつれて次第に不利になりました。逆に、東部で目立つ明るいクレーター光条などのアルベド特性は、西側の境界に向かうにつれて次第に認識が困難になります。図郭全体​​でのこの照明条件の範囲は、地形、アルベド、および表面テクスチャが個々の物質ユニットの特性評価に非常に重要であるため、地質図の作成に一貫性がなくなります。最初の通過で使用された写真の平均解像度は 1 km 強です。

メッセンジャー画像

メッセンジャー探査機は、マリナー10号よりもはるかに詳細に水星の四分円全体を地図化しました。例えば、新しくできたクレーター「ドガ」は非常に高解像度で撮影され、ト・ゴック・ヴァン、スカルラッティ、ジブランの各クレーター内の噴火口と思われる場所も撮影されました。

地域設定

シェイクスピア四角形の主な特徴は、直径1,300 kmのカロリス盆地である。この衝突盆地は、マリナー10号によって観測された水星の半球上で最大かつ最もよく保存されている。盆地の東半分のほぼ全体がラディトラディ四角形内にあり、西半分はマリナー10号のすべての通過時に水星の夜側半球にあり、南半分の一部は隣接するトルストイ四角形内にある (Schaber and McCauley, 1980)。カロリスの周囲は、カロリス グループと呼ばれる噴出物堆積物の不連続な環状部である。カロリスの噴出物は湾状になっており、一部は平野部に覆われている。平野部は主に大きくほぼ円形の窪地にあり、そのいくつかは古代の劣化した盆地である可能性がある。この平原物質は、古いクレーターの底や、不規則な地形の小さな低地にも存在します。

シェイクスピア四角形の東部は、主にクレーター地形とクレーター間平野で構成されています。地図上の全域にわたって、他のクレーターに重なり合う形で散在する新生クレーターが見られます。東部では、大きな新生クレーターが明瞭に発達した光条線を示しています。

地層学

プレカロリス材料

四辺形の中で最も古い認識可能な単位は、クレーター間平原物質である。これらの平原は、もともと Trask と Guest [2]によってクレーター間平原として記述された。この単位の表面表現は、大きなクレーター間の領域で起伏から丘陵状の平原であり、主に地図上の領域の東部で露出している。単位の表面はクレーターで点在し、その多くは小さく (直径約 5～10 km)、楕円形で浅い。これらは形状から、より大きなクレーターや盆地に関連する二次クレーターであると推測される。Trask と Guest [2]は、これらの平原の表面はクレーターが重なり合った水星の原始的な表面を表していると結論付けた。月の表面と比較してこの表面の広い範囲は、水星の比較的高い重力によって引き起こされる、個々のクレーターの周りの噴出物の分布が制限されていることを反映していると考えられた。[3]この高い重力のため、クレーターや盆地からの噴出物の影響を受けなかった地域も相当数ありました。しかし、マリン[4]とゲスト・オドネル（1977）は、一部の地域ではクレーター間平原が高度に劣化したクレーターの上にあることを示しました。この関係は、クレーター間平原が水星の歴史における特定の時期に形成され、クレーター形成はそれらの形成前後に起こったか、あるいはクレーター間平原がクレーター形成の歴史を通じて継続的なプロセスによって形成されたかを示唆しています。

四辺形のいくつかの部分、特に広大な平滑平原物質の縁には、より滑らかで起伏の少ない、クレーター密度の低い平原の単位がある。Schaber と McCauley (1980) によれば、この単位は中間平原物質と呼ばれている。これはクレーター間平原と平滑平原の両方に段階的に移行するため、正確に地図に描くことが難しい。また、その認識は、特に経度 120° の東側で地図に描かれた領域全体にわたって変化する照明条件に依存する。この単位の存在は、平原の形成プロセスが水星の初期の地質学史の大部分に及び、クレーター形成のピーク後も長く続いたことを示唆している。ソブコウ平原の南部では、中間平原は隣接する平原よりもアルベドが低い。場所によっては、中間平原は、より若い平滑平原物質によって部分的に水没したクレーター間平原の領域を単に表している可能性がある。

線状平原物質は、トラスクとゲスト[2]によって、長さが300 kmにも及ぶ丘陵と谷の線からなる地形を形成するものとして認識されました。このユニットは、より古い大きなクレーターとクレーター間平原を変化させました。その特徴は、月のインブリウム彫刻(Gilbert 1893) や、月のネクタリス盆地の放射状の丘陵と谷(Stuart-Alexander, 1971) の特徴に似ています。線構造は、インブリウム盆地から低角度で発射された発射体による掘削によって生じたインブリウム彫刻と同様の方法で形成されたと考えられますが、水銀の谷のいくつかは断層運動の結果である可能性があります。シェークスピア四角形の線状物質のほとんどは、北緯 28 度、西経 158 度を中心とするオーディン平原とブッダ平原の間にある古代の盆地の準放射状であるように見えます。ただし、最北端の露出を除いて、このユニットの表面はオーディン層の相で覆われています。

丘陵平原物質は、低く丸みを帯び、間隔が狭い丘陵で構成され、重なり合うクレーターの数は比較的少ない。丘陵の大きさは幅1～2kmで、高さはトラスクとゲスト[2]によって100～200mと推定され、彼らは初めてこの単位を認識して丘陵地帯と名付けた。丘陵物質の主な地域は、カロリス噴出物の外側のほぼ同心円状の帯状に分布している。地理的分布以外に裏付けとなる証拠はないが、この単位がカロリスと関連している可能性がある。場所によっては、接触関係から丘陵平原物質が中間平原物質よりも古い可能性があることが示唆される。また、照明条件により認識できない領域では、丘陵物質のパッチがクレーター間平原物質と関連している可能性がある。

カロリスグループ

カロリス盆地に関連する岩石単位は、水星の地層学において特に重要です。月の歴史は、広範囲に噴出物をもたらした一連の大規模な衝突によって区切られていたことが実証されています。これらの衝突盆地に関連する岩石単位は、月の地層を明確な時間単位に分割するために用いられました（Shoemaker and Hackman, 1962; McCauley, 1967; Wilhelms, 1972）。これらの関係は、特にインブリウム盆地（Wilhelms and McCauley, 1971）とオリエンタル盆地（Scott and others, 1977）において明確です。

カロリス盆地から盆地直径1つ分まで広がる噴出物ユニットが認識可能であり、これらのユニットは、月面における盆地噴出物を用いたのとほぼ同様に、水星紀の地層を区分するのに用いることができる。カロリス盆地とオリエンタル盆地の地層構造の比較は、McCauley (1977) によって行われている。

シェークスピア四角形では、ファン・エイク層の線状の相のみが認識されているが、南側のトルストイ四角形では、線状の相と二次的なクレーター相の両方が地図化されている (Schaber and McCauley、1980 年、McCauley 他、1981 年)。

ポストカロリス材料

カロリス盆地の底を形成する平野物質は、カロリス グループには含められておらず、滑らかな平野とは別個に地図化されています。カロリス底の平野は、多くの点で滑らかな平野に類似していますが、多数の尾根と溝に座屈して断裂しており、これらの尾根と溝が交差して全体的に多角形のパターンを形成している点が異なります。これらの特徴の主な傾向は、カロリスの中心に対して同心円状および放射状です。測光による証拠に基づき、Hapke ら (1975) は、盆地底の中心部は外縁よりも 7±3 km 低い可能性があると示唆しました。Strom ら[5]は、尾根は盆地底の沈下によって生じた圧縮応力によって形成され、その後の盆地中心部の隆起によって断裂が生じて地殻が伸長し、観測された断裂パターンが生じたと主張しました。物質自体の起源は疑わしいものです。これは、盆地形成直後に堆積した火山性物質のシート状堆積物である可能性もあるし、あるいはカロリス・イベントによって溶融物として、あるいは衝突過程の一環としてクレーター底に隆起した可塑性物質の塊の上部として形成された物質である可能性もある。この物質の起源が何であれ、掘削されたクレーターの元々の底を覆っていることは明らかである。

滑らかな平原の物質は、基本的に平坦な地域を形成し、水星表面の窪地の底にあります。この図枠内でそのような地域の中で最も広いのは、ソブコウ平原とブド平原です。滑らかな平原の物質の表面は、比較的クレーターがまばらで、重なり合い関係から、これらの平原ユニットはクレーター間平原や中間平原よりも新しいことがわかります。滑らかな平原には、カロリス グループのユニットも含まれています。窪地や古いクレーター底には、より小さな滑らかな平原のパッチが見られます。多くの地域、特にカロリス盆地に近い地域では、月のような海の尾根が見られ、うねった外観になっています。滑らかな平原とオーディン層の境界は、高解像度を除いて、どこでもはっきりしているわけではありません。滑らかな平原は、オーディン層に特徴的な小さな丘の明確な証拠がない場合にのみ、シェイクスピア図枠にマッピングされています。

滑らかな平原の起源の解釈は難しいが、水星の内部構造と熱履歴に直接関係しているため重要である。月の海と同様に、滑らかな平原は大きなクレーターと盆地の底に発生し、カロリスの周囲の広い平原は、月の雨雲周辺の嵐の大洋に類似している。しかし、カロリス平原は、月の海にまばらに点在するような正起伏の火山性地形が観測されていない点で海とは異なる。滑らかな平原と古い地形との間に鋭いアルベドの差がないことは (Hapke 他、1975)、月の海と高地とのアルベドの明確な差と比較すると、岩石の起源よりも組成を示している可能性がある。分布と体積に基づき、ストロムら[5]は、ほとんどの地域で平滑平原は月の海に似た広大な塩基性溶岩層で構成されていると主張した。変形した衝突クレーターを研究しているシュルツ(1977)も火山活動を支持した。一方、ウィルヘルムズ[6]は、月の光平原が水星の平滑平原の類似物として機能する可能性も指摘した。アポロ16号のサンプルは、月の光平原がカタクラスト角礫岩と衝突溶融物で構成されていることを示し、大規模な衝突イベントによって形成されたと解釈されている(ジェームズ、1977)。そのためウィルヘルムズ[6]は、水星の平滑平原は溶岩ではなく角礫岩と衝突溶融物として、カロリス衝突に直接関連している可能性があると提案した。しかし、月の明るい平原は、カロリス周辺の平原ほど発達しておらず、また広大でもありません。もしウィルヘルムズの説明が正しければ、月と水星における大規模な衝突イベントの間には相当な違いがあるはずです。滑らかな平原の大部分は火山起源である可能性が高いですが、一部の地域では衝突溶融起源である可能性もあります。

水星の非常に滑らかな平原は、トラスクとゲストによって滑らかな平原ユニットに含められました。[2]ここでは、非常に滑らかな平原の物質が滑らかな平原の物質よりも明らかに新しいため、地質単位は別々にマッピングされています。特徴がなく、分離可能な重なり合ったクレーターがない非常に滑らかな平原ユニットは、クレーターの底に落ちた噴出物である可能性があります。ただし、すべてのクレーターにこの物質が含まれているわけではありません。一部のクレーターの底には、コペルニクスやアリスタルコスなどの若い月のクレーターの底の物質と類似しているため、クレーター底の物質としてマッピングされた凸凹した表面を持つ物質があります。もう1つの可能性は、非常に滑らかな平原が火山性であるということです。

クレーター物質

水星のクレーターは、明るい放射線状のはっきりした特徴のあるクレーターから、ほぼ完全に消滅し、クレーターが密集した丘の控えめなリングのみで構成されるクレーターまで、さまざまな保存状態を示しています。月と同様に、主要な侵食プロセスは衝突である可能性が高いため、新しいクレーターは時間とともに体系的に劣化します。したがって、同様のサイズで同様の保存状態を示すクレーターは、ほぼ同じ年齢であると考えられます。クレーターは、劣化状態に基づいて 5 つの分類に従って地図に示されています (McCauley 他、1981)。クレーターの年齢を定義するために使用される要素は、放射線状クレーター、二次クレーター、噴出物相、中央のピークとリング、リム形状、および内部テラスです。クレーターが古くなるにつれて、重なり合うクレーターの数が増加し、それぞれの形態的要素はより控えめになります。火山活動によってクレーターの一部が埋没したり破壊されたりすることもありますが、残存する縁が保存されていることから、クレーターの年代を特定できる可能性があります。この図郭と隣接するトルストイ図郭（Schaber and McCauley, 1980）の地図作成に基づくと、カロリス衝突はc3後期に発生したと考えられています（McCauley and others, 1981）。

上述の水星におけるクレーター年代測定法の問題点は、二次クレーターが主クレーターに近い場所に発生するため、比較的広範囲に分布する月よりも密集していることです。その結果、新しいクレーターに隣接する古いクレーターは、新しいクレーターからの二次クレーターによる激しい衝撃によって著しく劣化し、実際よりもはるかに古く見えることになります。

ゴーストクレーターは、水星平原に見られる珍しい形状です。クレーターは埋もれており、側面は丸みを帯びており、縁の頂上だけが周囲の滑らかな平原から隆起しています。そのため、これらのクレーターの年代を特定することはできません。紀元前1世紀後半から紀元後3世紀後半までの様々な年代である可能性があります。

構造

四角形の中で最も目立つ構造要素は、カロリス盆地内部の放射状および同心円状の尾根と亀裂、およびカロリスのすぐ外側のオーディン層と滑らかな平原ユニットで発達した尾根である。[7]オドネルとトーマス（私信、1979）は、カロリス外部の特徴の向きに基づいて、これらの尾根と崖は主に、カロリス衝突によって生じた水星リソスフェア内の既存の放射状および同心円状の断裂パターンに従っており、月のイムブリウム周辺のものと特徴が似ていると示唆している（メイソン他、1976年）。カロリス自体は単一の山脈と弱い外側の崖からなる。この四角形には、古いクレーター間平野を切り裂くヘームスケルク断裂など、いくつかの曲がりくねった崖も存在する。このタイプの断崖は、ストロムら[5]によって、水銀地殻の歴史の初期における全体的な短縮によって生じた圧縮逆断層であると考えられています。

地質史

地表に露出した物質によって証明されるシェイクスピア四角形の歴史は、クレーター間平原物質と、これらの平原よりも古い、あるいは新しい衝突クレーターの形成から始まる。いくつかのc1およびc2クレーターはクレーター間平原に重なり合っていた。中間平原物質と線状平原ユニットは、c3年代のほとんどのクレーターと同様に、クレーター間平原の上に敷き詰められた。その後、カロリス盆地を形成する大規模な小惑星衝突と、盆地周囲にカロリス群の岩石が敷き詰められた。カロリスより古い表面と新しい表面のクレーター群の比較から、カロリス衝突の時点で、直径30km未満のクレーター群はプレカロリス地形から消滅したことが示唆される（Guest and Gault, 1976）。ゴルトら (1976) は、より小さなクレーターはカロリス現象と、ほぼ同時期に惑星上の他の場所で起こった他の盆地形成現象によって破壊されたと示唆した。

その後、滑らかな平原の物質が堆積した。カロリス・イベントの後、そして滑らかな平原の一部が形成された後に、いくつかのc3クレーターが形成された。滑らかな平原ユニットとすべてのより古い堆積物の上にc4年代のクレーターが重なり、その中に非常に滑らかな平原の物質（ユニットpvs）が堆積した。月との類似性から、水星の歴史において記録されている出来事のほとんどは、惑星の誕生から最初の1.5億年の間に起こったと考えられる。この四辺形における最も古い主要な岩石ユニットは、おそらく少なくとも2億から3億年前のものである。水星の地質史は、ゲストとオドネル（1977）、デイヴィスら[1]、ストロム[7]によってまとめられている。

出典

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