диссертация (1097652), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В серии из шести сферических ударно-‐взрывных экспериментов исследованы процессы намагничивания и размагничивания метеоритов и аналогов, а также ударно-‐индуцированное изменение других магнитных свойств и предложен новый экспериментальный метод разделения влияния ударно-‐индуцированного нагрева и динамических давлений ударной волны на магнитные свойства вещества при их одновременном воздействии. § 3.1.
ВведениеВысокоскоростные ударные события в виде столкновений между твердыми теламисолнечной системы и метеоритной бомбардировке поверхностей Луны, Земли и планетземной группы, а также астероидов являются неотъемлемой частью эволюции твердоговещества солнечной системы. Как было показано ранее в литературе (см. ниже), ударныеволны, сгенерированные при коллизиях между трердыми телами солнечной системы,могут приводить к существенным изменениям магнитных свойства внеземного вещества.Понимание природы таких изменений является ключевым для правильной интерпретациипалеомагнитной записи метеоритов и лунного грунта, а также наблюдаемых магнитныханомалий твердых тел солнечной системы (Марс, Луна…) и их природы.Существует широкий диапазон лабораторных техник генерации механическихударных воздействий: 1) мощные лазеры, работающие в режиме модуляции добротности(импульсный режим) (см.
§ 3.2), 2) пневматические и легко-газовые пушки (см. § 3.3), 3)сферические взрывные эксперименты (см. § 3.4). Как было показано в главе 2, прессы икамеры давления также могут быть использованы для наложения статических давлений наобразцы (при этом гидростатические давления, имеющие преимущество точнойкалибровки, рассматриваются в первом приближении как аналог пиковых динамическихдавлений ударной волны). Все вышеперечисленные техники были использованы в 99 настоящей работе.
Они отличаются как пиковыми давлениями ударной волны, так идлительностью импульса, что проиллюстрировано на рис.3.1. Как видно из рис.3.1,длительность импульсов нагрузки при высокоскоростных столкновениях между твердымителами солнечной системы в космическом пространстве (≥1 мс) выше, чем длительностьимпульсов во всех техниках лабораторной генерации механических ударных воздействий(не принимая во внимание статические давления, рассмотренные в главе 2). При этомнаибольшая длительность импульса достигается в сферических взрывных экспериментах(∼8 мкс). Серия таких экспериментов описана в § 3.4.Рисунок 3.1. Пиковые давления ударной волны и длительность импульса для разных техник генерациимеханической ударной волны.§ 3.2.
Ударно-индуцированное намагничивание лунного грунта Аполлон3.2.1. ВведениеПалеомагнитные измерения возвращенных космическими экспедициями образцовлунного грунта [Fuller and Cisowski, 1987; Lawrence et al., 2008; Garrick-Bethell et al., 2009;Weiss and Tikoo, 2014], лунной поверхности [Dyal et al., 1970] и орбитальные измерениямагнитного поля [Richmond and Hood, 2008; Mitchell et al., 2008] демонстрируют, чтомногие лунные породы являются носителями значительной остаточной намагниченности.Проблема природа этой намагниченности и намагничивающих полей до сих пор остается 100 неразрешенной. С момента первого свидетельства намагниченной лунной коры появилисьдве главные теории, объясняющие лунных магнетизм Collinson [1993]: намагничиваниемагматических пород ниже точки Кюри ферримагнитных минералов с последующимобразованием термоостаточной намагниченности TRM и намагничивание в результатеударов с последующим образованием шоковой остаточной намагниченности SRM.
Вобоих случаях для намагничивания требуется намагничивающее поле. TRM требуетприсутствия постоянного магнитного поля при остывании и прохождении температурблокирования лунных пород (то есть, речь идет о временной шкале как минимум внесколько дней), что подразумевает магнитное поле внутренней генерации, то есть, поля,которое генерируется как результат действия лунного динамо.
Намагничивание врезультате ударных воздействий, наоборот происходит мгновенно, и в этом случаенамагничивающие поля могут быть как постоянными (внутреннего или внешнегопроисхождения), так и действующими кратковременно. В случае образование SRM,намагничивающие поля могут быть образованы в результате удара [Crawford and Schultz,1988] или, для больших ударных кратеров, могут генериться в результате компрессиирасширающейся ударной плазмой существовавшего ранее магнитного поля, котороемогло быть как внутренним (сгенерированным в результате действия механизма динамо),так и внешним (например, поле солнечного ветра) [Hood and Artemieva, 2008].Таким образом, понимание природы коровой остаточной намагниченности луныявляется фундаментальным для лучшего понимания природы намагничивающих полей.
Вчастности, если бы можно было доказать термомагнитную природы остаточнойнамагниченности хотя бы для некоторых лунных образцов и/или орбитальных источниковмагнитных аномалий, это бы указывало на существование в прошлом лунного динамо[Garrick-Bethell et al., 2009] c обоснованными выводами на предмет тепловой эволюциилуны.
Это также дало бы возможность сделать обоснованные выводы о внутреннейструктуре луны, потому что существование в луне железного ядра являетсяправдоподобной, но геофизически не подтвержденной гипотезой [Wieczorek et al., 2006].С другой стороны, если шоковая природа остаточной намагниченности лунных образов/источников магнитных аномалий может быть продемонстрирована, это будет указыватьна важность кратковременно действующих (переходных) магнитных полей и иметьпоследствия для интерпретации палеомагнетизма всех твердых тел солнечной системы.На сегодняшний день орбитальные данные указывают на то, что как TRM, так иSRM могли сыграть роль в формировании наблюдаемых лунных коровых магнитныханомалий. В случае SRM, удары могли производить два противоположных эффекта:размагничивание и намагничивание лунной коры.
Размагничивание наблюдается вплоть 101 до ∼2-4 радиусов кратера вокруг лунных ударных кратеров [Halekas et al, 2002]. Этоможно отнести к комбинации процессов образования полости – экскавации(какпредложено для для ударных кратеров в случае Марса [Langlais et al., 2010]), к ударномуразмагничиванию или к процессам намагничивания с низкой эффективностью, которые,даже в присутствии магнитного поля, приведут к более низкой пост-ударнойнамагниченности в сравнении с пред-ударной намагниченностью.
Однако, наибольшаяконцентрация сильных магнитных аномалий наблюдается в частях лунной коры,антиподальных четырем наибольшим молодым кратерам (Море Дождей и МореВосточное имбрийской геологической эры: 3.850-3.150 млрд лет, а также Море Ясностии Море Кризисов нектарианской геологической эры: 3.920-3.850 млрд лет, согланосененохронологической шкале – геологической шкале истории луны) и до сих порпредположительно связывалась с ударным намагничиванием.
Механизм, которыйпривлекаетсядляобъясненияэтихсильныхмагнитныханомалий–ударно-индуцированное (шоковое) намагничивание ударно-метаморфизированного материала,расположенного антиподально большим импакт-кратерам. В такой модели ударные волныгенерируются в антиподальном фокусе основной ударной волны и/или в присутствииодновременных вторичных ударных волн, и сильное намагничивающее поле станетрезультатом компрессии пред-ударного внешнего магнитного поля при распространенииударно-индуцированной плазмы [Hood, 1987]. С другой стороны, более слабые магнитныеаномалии присутствуют в некоторых ударных кратерах нектарианской геологической эры[Halekas et al., 2003], что недавно предположительно было интерпретировано как TRMмедленно застывшего ударного расплава [Hood, 2011; Wieczorek and Weiss, 2010].Следовательно, эти аномалии могут быть более совместимы с существованием в прошломлунного динамо, как минимум до и в период образования Моря Кризисов.Несмотря на то, что механизм увеличения кратковременно действующегоантиподальногомагнитногополяиударно-индуцированногонамагничиваниямоделировался численно [Hood and Huang, 1991; Hood and Artemieva, 2008], до сих пор несуществовалоэкспериментальногодоказательстваударно-индуцированногонамагничивания лунных пород.
В настоящий момент такая численная модель требуетэкспериментального подтверждения: насколько сильно образцы лунного грунта будутнамагничиваться в присутствии магнитного поля? Также на сегодняшний день остаетсяневыясненной роль ударно-индуцированного намагничивания и размагничивания впалеомагнитном сигнале лунных образцов. Таким образцов, для интерпретациинаблюдаемых магнитных аномалий, зарегистрированных вокруг луны, и палеомагнитногосигнала образцов лунного грунта необходимо количественно оценить шоковую 102 остаточную намагниченность SRM, которую лунные породымогут приобретать призаданных давлении и напряженности внешнего магнитного поля.3.2.2. Ударно-индуцированное намагничивание лунного материала: современноепонимание проблемыНа сегодняшний день опубликовано очень мало работ на тему связи ударныхвоздействий с процессами намагничивания лунного вещества.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
