Avaruuden eroosiota

Tila sään on yleisnimitys määrittelemällä eri prosesseja, jotka vaikuttavat kehon altistuvat Avaruusympäristö. Tähtien, joilla ei ole ilmakehää, kuten Kuun , Elohopean , asteroidien , komeettojen tai jopa tiettyjen luonnollisten satelliittien, pinnalla tapahtuu erilaisia ​​eroosioprosesseja, jotka ovat peräisin:

Avaruuden eroosiolla on merkittävä vaikutus monien planeettakappaleiden pinnan fysikaalisiin ja optisiin ominaisuuksiin. Siksi on tärkeää ymmärtää sen vaikutukset mitattujen tietojen tulkitsemiseksi oikein.


Historia

Suurin osa paikkojen eroosiota koskevasta tiedosta on peräisin Apollo-ohjelman palauttamista kuunäytteistä ja erityisesti regoliitista . Jatkuva virtaus korkean energian hiukkasia ja micrometeorites murskaa, sulaa, jauhaa ja höyrystää komponenttien kuun maaperään.

Ensimmäiset avaruuseroosiotuotteet, jotka havaittiin kuun maaperässä, olivat "  agglutinaatit  ". Nämä ovat materiaaleja, jotka syntyvät, kun mikrometeoriitti-iskut sulattavat pienen määrän lasia ja sisällyttävät ympäröivien mineraalien fragmentteja aggregaattiin, jonka koko vaihtelee muutamasta mikrometristä muutamaan millimetriin. Agglutinoi ovat hyvin yleisiä kuun maaperään, jossa niiden osuus on 60-70% maaperän, jotka on altistettu tarpeeksi kauan aurinkotuulen hiukkaset Nämä monimutkaiset ja epäsäännölliset muodot näkyvät mustina ihmisen silmä, pääasiassa siksi, että läsnä nanopartikkeleiden ja rautaa .

Avaruuseroosiosta syntyy myös tuotteita, kuten roiskevesi, vedyn , heliumin ja muiden kaasujen implantit sekä aggregaattiyhdisteet, kuten rautananopartikkelit. Vasta 1990-luvulla uudet tekniikat ja uudet instrumentit, kuten lähetyselektronimikroskoopit, tekivät mahdolliseksi löytää hyvin ohuita patinoita tai reunoja (60-200 nm). Kuun maaperässä mikrometeoriittien vaikutukset tuottavat jauhetun materiaalin ja höyryt, jotka sitten uudelleen sijoitetaan pinnalle.

Nämä sään vaikutukset vaikuttavat merkittävästi kuun maaperän spektriominaisuuksiin, erityisesti ultravioletti- , näkyvillä ja lähellä infrapuna-aallonpituuksilla . Nämä spektrivaihtelut ovat suurelta osin johtuneet "nanomittakaavan rautahiukkasten" sisällyttämisestä, joka on kahden agglutiinin yleinen komponentti. Nämä hyvin pienet (halkaisijaltaan 1 - muutama sata nanometriä) metalliset rautakuplat syntyvät, kun rautamineraalit ( esim. Oliviini ja pyrokseeni ) höyrystyvät ja rauta vapautuu ja sijoitetaan uudelleen puhtaassa muodossaan.

Vaikutukset taajuuksien ominaisuuksiin

Seuraukset spatiaalisen eroosion spektriominaisuuksiin ovat kolminkertaiset: muuttuneet pinnat tummuvat (niiden albedo pienenee), punoittavat (niiden heijastavuus kasvaa aallonpituuden mukana ) ja sen nauhojen syvyys d. Absorptio vähenee. Nämä vaikutukset johtuvat pääasiassa raudan esiintymisestä agglutiinissa ja yksittäisten jyvien ympärillä olevissa aggregaateissa. Avaruuseroosion aiheuttamat pimennysvaikutukset on helppo havaita tutkimalla kuun kraattereita. Uudemmissa kraattereissa on selkeät säteilyjärjestelmät, koska ne paljastavat muuttumattoman materiaalin, mutta ajan myötä nämä säteet häviävät, kun eroosioprosessi peittää materiaalin.

Avaruuseroosi asteroideilla

Avaruuseroosioiden uskotaan esiintyvän myös asteroideilla , vaikka ympäristö onkin hyvin erilainen kuin Kuun. Mikrometeoriitit, jotka vaikuttavat asteroidivyön runkoihin, ovat hitaampia ja sulavat vähemmän pinta-ainetta ja tuottavat myös vähemmän höyryjä. Lisäksi aurinkotuulihiukkasten määrä, joka saavuttaa asteroidivyön, on pienempi kuin kuussa havaittu määrä. Ja lopuksi, alempien ruumiinpainojen (koska ne ovat pienempiä kuin kuu) seurauksena on eroosion väheneminen verrattuna kuun pinnalla havaittavaan . Eroosio on hitaampaa ja vähemmässä määrin asteroidien pinnalla.

Asteroidien kohdalla on kuitenkin havaittu todisteita avaruuden eroosiosta. Vuosien ajan se, että asteroidien spektrit eivät vastanneet niihin liittyvien meteoriittikokoelmien spektrejä, pysyi arvoituksellisena. Erityisesti S-tyypin asteroidien , yleisimmän tyypin, spektrit eivät vastaa useimpien meteoriittityyppien, tavallisten kondriittien, spektrejä . Asteroidispektrit ovat yleensä punaisempia ja jyrkkä kaarevuus näkyvissä. Binzel et ai. tunnistivat maapallon lähellä olevat asteroidit, joiden spektriominaisuudet ulottuvat S-tyypin alueelle OC-meteoriittien kaltaisilla spektreillä, mikä viittaa jatkuvaan prosessiin, joka muuttaa S-tyyppisiä asteroideja materiaalikirjoihin, jotka saattavat muistuttaa tavallisia kondriitteja. Lisätodisteita regolith muutoksen aikana valmistettiin flybys on Gaspra ja Ida mukaan Galileon . Viimeaikaisilla kraattereilla (joissa on materiaaleja, jotka ovat vasta äskettäin nousseet esiin) on huomattavia spektrieroja muun asteroidin pinnan kanssa. Ajan myötä Idan ja Gaspran haamu punastuu ja menettää spektrikontrastinsa. X-ray mittaukset tekemät Near Shoemaker koetin osoittavat, että Eros koostuu tavallisten kondriitti huolimatta S-tyyppinen-spektristä, jossa kaltevuus punainen, mikä taas viittaa siihen, että tietyt prosessit ovat muuttuneet optiset ominaisuudet pinnan. Hayabusa- koettimen tulokset Itokawan asteroidilla osoittavat myös tavallisen kondriitin koostumuksen ja tunnistavat avaruuden eroosiotuotteet. Itse asiassa Itokawa on hyvin pieni ( halkaisija 550  m ), sen alhainen painovoima ei salli kypsän regoliitin kehittymistä. Vaikuttaa kuitenkin siltä, ​​että avaruuden eroosiosta johtuvat säänkestävät patinat ovat kehittyneet asteroidin kallioisille pinnoille.

Avaruuseroosi elohopealla

Elohopean ympäristö eroaa myös merkittävästi kuun ympäristöstä. Toisaalta se on huomattavasti lämpimämpää päivällä (vuorokauden pintalämpötila on noin 100  ° C kuun kohdalla, kun se saavuttaa 425  ° C elohopealla) ja kylmempi yöllä, mikä muuttaa paikkojen eroosiota. Toisaalta, elohopeaan kohdistuu paikkansa aurinkokunnassa, sillä on myös hieman suurempi mikrometeoriittien virtaus ja paljon suurempi iskunopeus kuin kuuhun. Nämä kaksi tekijää yhdistyvät elohopeaan tuottamaan höyryjä ja sulavia materiaaleja paljon tehokkaammin kuin Kuulla. Pinta-alayksikköä kohden vaikutusten elohopeaan odotetaan tuottavan 13,5 kertaa enemmän sulaa ainetta ja 19,5 kertaa enemmän höyryä kuin Kuulla.

Elohopean ultravioletti ja näkyvä spektri, kuten maapallon kaukoputket havaitsevat, on suunnilleen lineaarinen punaisen kaltevuuden kanssa. Rautamineraaleihin, kuten pyrokseeniin, ei liity imeytymisnauhoja. Tämä tarkoittaa, että joko elohopean pinnalla ei ole rautaa, tai rautamineraaleissa olevaa rautaa on muutettu. Muutettu pinta selittäisi sitten spektrin punaisen kaltevuuden. .

Viitteet

  1. (in) Grant Heiken , Lunar Sourcebook: käyttäjän opas Kuuhun , Cambridge ua, Cambridge Univ. Paina ,1991, 1. publ. toim. , 736  Sivumäärä ( ISBN  978-0-521-33444-0 , lue verkossa )
  2. (sisään) L. P Keller ja DS McKay , "  Vanteiden luonne ja alkuperä on kuunmurskajyviä  " , Geochimica ja Cosmochimica Acta , voi.  61, n °  11,Kesäkuu 1997, s.  2331-2341 ( DOI  10,1016 / S0016-7037 (97) 00085-9 , Bibcode  1997GeCoA..61.2331K )
  3. (in) Sarah Noble , CM Pieters ja LP Keller , "  Experimental lähestymistapa ymmärtämiseen optisia efektejä tilaa sään  " , Icarus , vol.  192,syyskuu 2007, s.  629-642 ( DOI  10,1016 / j.icarus.2007.07.021 , Bibcode  2007Icar..192..629N )
  4. CM Pieters , EM Fischer , O. Rode ja A. Basu , "  Avaruuden sään optiset vaikutukset: hienoimman jakeen rooli  ", Journal of Geophysical Research , voi.  98, n o  E11,1993, s.  20.817–20.824. ( ISSN  0148-0227 , DOI  10,1029 / 93JE02467 , Bibcode  1993JGR .... 9820817P )
  5. Clark R.Chapman , "  Asteroidipintojen avaruuden sää  ", Annual Review of Earth and Planetary Sciences , voi.  32,Toukokuu 2004, s.  539-567 ( DOI  10,1146 / annurev.earth.32.101802.120453 , Bibcode  2004AREPS..32..539C ).
  6. RP Binzel , SJ Bus , TH Burbine ja JM Sunshine , "  Lähi-maan asteroidien spektraaliset ominaisuudet: näyttöä tavallisten kondriittimeteoriittien lähteistä  ", Science , voi.  273, n °  5277,elokuu 1996, s.  946-948 ( PMID  8688076 , DOI  10,1126 / science.273.5277.946 , Bibcode  1996Sci ... 273..946B )
  7. Takahiro Hiroi , M. Abe , K. Kitazato , S. Abe , B. Clark , S. Sasaki , M. Ishiguro ja O. Barnouin-Jha , ”  Avaruuden sään kehittyminen asteroidilla 25143 Itokawa  ”, Luonto , voi.  443, n °  7107,7. syyskuuta 2006, s.  56-58 ( PMID  16957724 , DOI  10.1038 / nature05073 , Bibcode  2006Natur.443 ... 56H )
  8. Mark J.Cintala , "  Impact-Induced Thermal Effects in the Lunar and Mercurian Regoliths  ", Journal of Geophysical Research , voi.  97, n o  E1,Tammikuu 1992, s.  947–973 ( ISSN  0148-0227 , DOI  10.1029 / 91JE02207 )
  9. Bruce Hapke , "  Avaruus säästä elohopeasta asteroidivyöhön  ", Journal of Geophysical Research , voi.  106, n o  E5,Helmikuu 2001, s.  10,039-10,073 ( DOI  10,1029 / 2000JE001338 , Bibcode  2001JGR ... 10610039H )

Katso myös