Ланцюжок кратерів

Кратери первинних ланцюжків виглядають як звичні метеоритні кратери: вони мають кільцевий вал, а за достатньо великого розміру — і пласке дно та центральну гірку. Часто вони оточені ореолом викидів[10][11]. Зазвичай ці кратери круглі; якщо ж вони витягнуті, то завжди вздовж ланцюжка[10]. Якщо вони утворюються дуже близько, то зливаються в єдиний довгастий кратер, що може мати кілька гірок уздовж осі. Іноді кратери перекривають один одного так, що видно, в якому порядку вони утворилися[10]. Як правило, кратери в ланцюжку вишикувані майже точно вздовж однієї лінії (відхиляються від неї не більше, ніж на величину свого радіуса)[10]. Найбільші кратери таких ланцюжків зазвичай знаходяться біля їх центру[10]. Всі відомі первинні ланцюжки на Ганімеді та Каллісто (об'єктах, де такі ланцюжки ідентифіковано з найбільшою впевненістю) мають досить великі кратери[12] (з діаметром ≥1 км[12], а найчастіше і ≥3 км[10]).

Первинні ланцюжки утворюються при падінні фрагментів комети чи астероїда, розірваного припливними силами. Є підстави вважати, що подібні невеликі тіла часто складаються з окремих уламків, що дуже слабко з'єднані, і при проходженні поблизу масивної планети легко можуть розпастися. Згодом їх фрагменти летять ланцюжком і можуть один за одним зіткнутися з якимось небесним тілом (класичним прикладом чого є комета Шумейкер — Леві 9). У такий спосіб утворилася більшість великих ланцюжків на супутниках планет-гігантів[1][10]. Той факт, що первинні ланцюжки, як правило, складаються з досить великих кратерів, вказує на нечисельність або міцність дрібних комет[12].

Розрахунки показують, що найкращі умови для появи первинних ланцюжків мають супутники Юпітера. Причинами цього є його велика маса та густина, великі (в порівнянні з більш віддаленими планетами-гігантами) швидкості тіл у його околицях, а також великий розмір і маса деяких із цих супутників[1][10]. Тим не менше ланцюжки (а також інші скупчення кратерів) нерідко трапляються і на супутниках Сатурна[1][13]. Для небесних тіл, поруч із якими нема масивних планет, розрахункова частота появи первинних ланцюжків дуже мала: так, на Місяці за останні 4 млрд років могли з'явитися 1-2 ланцюжки (утворені тілами, розірваними припливними силами Землі), а на Землі навряд чи міг з'явитися хоча б один[3]. Окрім того, комети, що підходять близько до Сонця, часто там розпадаються і теоретично можуть створювати ланцюжки на Меркурії (але первинних ланцюжків на ньому не ідентифіковано)[10].

Частина місячного ланцюжка Catena Davy. Ймовірно, це первинний метеоритний ланцюжок[2]. Ширина фото — 7 км

Для синхронних супутників планет наявність первинних ланцюжків можна очікувати в першу чергу на тому боці, що повернутий до планети, бо саме з ним стикаються фрагменти тіл, розірваних припливною дією цієї планети (якщо, звісно, зіткнення відбувається безпосередньо після розриву, на тому ж витку орбіти, — але в іншому випадку фрагменти встигнуть розійтися так далеко, що вже не зможуть створити кратерний ланцюжок)[10][14]. Це підтверджують дослідження Ганімеда та Каллісто: майже всі їх ланцюжки знаходяться на боці, що повернутий до Юпітера (однак є винятки). Так розташовані й обидва ланцюжки Місяця, які ідентифікують як первинні[2][6]. Чим далі супутник від планети, тим довшими будуть ланцюжки, оскільки фрагменти розірваного тіла мають більше часу для віддалення один від одного. Це теж узгоджується зі спостереженнями: Ганімед ближчий до Юпітера, ніж Каллісто, і його ланцюжки в середньому коротші (однак їх на ньому замало для доброї статистики)[15][10].

За орієнтацією ланцюжка можна зробити деякі висновки щодо орбіти тіла, фрагментами якого він створений[16], а за розмірами окремих кратерів — оцінити масу цих фрагментів[11][10]. Ці дані показують, що повна маса комети не корелює з кількістю уламків після фрагментації, але сильно корелює з їх середньою масою[10].

Деякі ланцюжки складаються з вторинних метеоритних кратерів (утворених тілами, викинутими при ударі, що створив первинний кратер). Зазвичай такі ланцюжки не поодинокі й радіально розходяться від первинного кратера[1][3][2] (але можуть бути спрямовані по-іншому, і навіть вигинатися в петлеподібні структури)[17]. Найчастіше вторинні кратери лежать у межах та на кінцях яскравих променів первинного кратера, якщо він такі промені має[17]. Їх характерні ознаки — розташування групами, неправильна форма, мала відносна глибина, відсутність плоского дна та своєрідні морфологічні деталі (ялинкоподібний візерунок та інші), що з'являються при взаємодії викидів із сусідніх кратерів — див. нижче[18][2][5]. Але іноді вторинні ланцюжки дуже схожі на первинні[18]. Як і первинні, вони можуть бути злиті в єдину довгасту западину[18]. В ланцюжку вторинних кратерів першими утворюються ті, що найближчі до первинного[10].

V-подібні візерунки на ділянці, вкритій вторинними кратерами великого кратера Коперник (розташований за лівим краєм зображення). Ширина знімка — 42 км

Імпактним кратерам, що з'явилися поряд і одночасно, притаманна характерна ознака: від них відходять невеликі хребти, що утворюють ялинкоподібний візерунок (англ. herringbone pattern — «візерунок кісток оселедця»). Він особливо характерний для вторинних ланцюжків (втім, трапляється не у всіх)[19][7][17][20]; первинні мають його рідко[10].

Цей візерунок складається з хребтів, що розходяться V-подібними парами з-поміж сусідніх кратерів ланцюжка. Ці V-подібні структури спрямовані своїми кутами в той бік, звідки прилетіли тіла, що створили ланцюжок (у випадку вторинних ланцюжків — до первинного кратера). В околицях місячного кратера Коперник, де розташовано багато типових V-подібних структур, висота таких хребтів сягає 100 м, довжина — 10 км, а кут між ними лежить у межах 17–122°. Цей кут збільшується з відстанню від первинного кратера. Іноді такі хребти дещо вигнуті (опуклістю назовні). Поверхня між ними часто вища, ніж зовні[19][17]. Утворення цих V-подібних структур вдалося змоделювати в лабораторії. Вони з'являються завдяки взаємодії викидів з сусідніх кратерів, що утворюються майже одночасно. Кут між хребтами залежить від кута падіння тіл, що створили ці кратери, кута між напрямком падіння і напрямком ланцюжка, а також від співвідношення мас цих тіл та часового проміжку між зіткненнями[17].

Частина ендогенного ланцюжка кратерів на Місяці. Ширина знімка — 8 км

Частина ендогенного ланцюжка кратерів, що тягнеться дном грабена на Марсі. Ширина знімка — 8 км

Ендогенні ланцюжки кратерів можуть утворюватися, коли речовина, що вкриває поверхню небесного тіла, провалюється в якусь порожнину — найчастіше тектонічну тріщину або лавовий тунель[8][21]. На відміну від імпактних кратерів, вони не мають ореолу викидів, кільцевого валу, центральної гірки та застиглого розплаву на дні. Часто вони витягнуті вздовж ланцюжка або навіть злиті в єдину довгу заглибину. Такі ланцюжки часто утворюються в грабенах[2][8][21]. Їх дуже багато на Марсі. Крім того, вони відомі на Землі, Венері, Місяці, Фобосі, Іді, Еросі, Гаспрі, Європі, Енцеладі[8][21] та, ймовірно, Тритоні[10].

Крім того, деякі ланцюжки кратерів інтерпретують як вулканічні. Їх можна впізнати за вулканічними викидами, але, незважаючи на це, їх буває важко відрізнити від інших ендогенних ланцюжків[5][22].

Вторинні ланцюжки в кратері Стівенсон на Меркурії (ширина знімка — 116 км)[23]

Ланцюжки ендогенних кратерів на Марсі. Ширина знімка — 550 м

На Меркурії нерідко трапляються вторинні кратерні ланцюжки; впевнено ідентифікованих первинних там нема[10].

На Венері відомі ендогенні ланцюжки довжиною від десятків до кількох тисяч кілометрів і шириною до 10 км. Вони трапляються в різних місцевостях, але найчастіше — в районі каньйонів та корон. Найчастіше вони прямі, іноді — дещо вигнуті, а на вершинах вулканів часто розташовані концентрично до кратера. Судячи з їх вигляду, вони утворилися завдяки провалюванню поверхневого матеріалу вглиб, але деталі цього явища невідомі[21].

На Землі нема впевнено ідентифікованих метеоритних кратерних ланцюжків, але є два гіпотетичні. Перший — це ряд із восьми округлих заглибин діаметром 3–17 км, що простягнувся на 700 км через американські штати Канзас, Міссурі та Іллінойс. Для двох із цих заглибин (Декатурвілль та Крукед-Крік) встановлене метеоритне походження і вік близько 300 млн років. Другий — це 17-кілометровий кратер Аорунга на півночі Чаду разом із двома недослідженими кратероподібними об'єктами біля нього[3]. Ендогенних ланцюжків на Землі небагато; вони відомі на Гаваях та в Ісландії, а також в околицях Мертвого моря (Ізраїль та Йорданія). Вони утворилися над порожнинами, створеними вулканічними та тектонічними процесами і, в деяких випадках, розчиненням порід підземними водами[21][22][24].

На Місяці багато кратерних ланцюжків. Більшість з них утворені вторинними ударами. Наприклад, численні вторинні ланцюжки довжиною в сотні кілометрів тягнуться в усі боки від Моря Східного. Значно рідше трапляються ендогенні, та іще рідше — первинні. Найбільш впевнено ідентифіковані первинні ланцюжки Місяця — це ланцюжок Абу-ль-Фіди (Catena Abulfeda) та ланцюжок Деві (Catena Davy). Обидва знаходяться на видимому боці; перший має довжину 200–260 км і складається з 24 кратерів діаметром 5–13 км, а другий при майже такій самій кількості кратерів уп'ятеро менший: він має довжину 47 км і складається з 23 кратерів діаметром 1–3 км[3][2]. Можливо, первинними є і деякі дрібніші ланцюжки[6].

На Марсі дуже багато — понад 1500 — ендогенних ланцюжків. Найбільше їх на вулканічному нагір'ї Фарсида, а саме в тих місцях, де є ознаки розтягнення поверхні, особливо в грабенах[21][22]. Ці ланцюжки схожі на земні[21], але набагато більші[24]. Діаметр ендогенних кратерів Марса сягає 4,5 км (але буває й зовсім маленьким)[21][22], а довжина ланцюжків — сотень кілометрів. Так, довжина ланцюжка Tractus Catena — більше 900 км[9]. Окрім того, на Марсі відомі вторинні ударні ланцюжки[8].

Частина безіменного «розсіяного» ланцюжка на Весті (ширина фото — 26 км)

Є ланцюжки кратерів і на невеликих небесних тілах — астероїдах та дрібних супутниках. Ланцюжки Фобоса могли з'явитися при провалюванні реголіту в тріщини[10][21] (можливо, утворені при появі великого кратера Стікні)[22] або при падінні тіл, що були викинуті з Марса при потужних зіткненнях[8]. Ланцюжки Ероса розташовані над розломами, що перетинають області помірної товщини реголіту[21]. На Весті виявлено більше 300 ланцюжків, причому майже всі вони витягнуті паралельно до екватора. Серед них вирізняється своєрідний «розсіяний» ланцюжок із тисяч дрібних кратерів, походження якого поки невідоме[8].

Первинний ланцюжок Gomul Catena на Каллісто (довжина — 343 км[1])

Немало ланцюжків є на супутниках Юпітера Ганімеді та Каллісто. Завдяки «Вояджерам» на першому було виявлено 3 первинні ланцюжки, а на другій — 8[10]; згодом було знайдено і інші[12][25]. Менша кількість ланцюжків на Ганімеді в порівнянні з Каллісто, ймовірно, є наслідком оновлення його поверхні завдяки геологічній активності[15]. Більшість великих ланцюжків на супутниках Юпітера є первинними — утвореними фрагментами комет чи астероїдів, розірваних припливними силами[1][10]. Є там і ланцюжки, що інтерпретуються як вторинні; вони менші й розташовані радіально до великих кратерів (Валгалли та інших)[26][1]. Довжина відомих первинних ланцюжків на цих супутниках лежить у межах 60–640 км[10][1], а кількість кратерів у них варіює від 6 до 25. Діаметр цих кратерів досягає 51 км[10].

На інших супутниках Юпітера первинних ланцюжків не відомо. На Європі взагалі мало кратерів[14], а на Іо метеоритних кратерів не виявлено зовсім[27]. Їх поверхня надто молода: всі древні деталі рельєфу там знищені геологічною активністю[6].

Ендогенні ланцюжки в системі Юпітера відомі на Європі та (з меншою впевненістю) на Ганімеді, але вони майже не досліджені[21].

Немало ланцюжків різного походження є і на супутниках Сатурна. На Реї та Діоні багато ланцюжків довжиною в кілька десятків кілометрів. На останній відомі групи паралельних ланцюжків (Pantagias Catenae)[1]. Немало подібних ланцюжків і на Енцеладі, але лише на його древніх (сильно кратерованих) ділянках — можливо, тому, що на молодих не вистачає реголіту[21]. Там відомі ендогенні кратери діаметром 100–400 м[21]. Ланцюжки Діони та Енцелада пов'язані з ендогенними лінійними структурами і, ймовірно, самі є ендогенними[21][10].