cover blog2

ELENCO POST:

mercoledì 8 luglio 2020

MARTE ; IL CRATERE KOROLEV ed il suo cuore di ghiaccio. by INSA-MARTE.

______________________________________
______________________________________
Aggiornato il 08/07/2020

IL CRATERE KOROLEV

Korolev è un cratere da impatto colmo di ghiaccio nel quadrangolo Mare Boreum di Marte, situato a 73° di latitudine nord e 165° di longitudine est.
Ha un diametro di 81,4 chilometri e contiene circa 2.200 chilometri cubi di ghiaccio d'acqua.
Il cratere prende il nome da Sergei Korolev (1907-1966), capo ingegnere e progettista di missili dell'Unione Sovietica durante la corsa allo spazio negli anni '50 e '60.
Il cratere di Korolev si trova sul Planum Boreum , la pianura polare settentrionale che circonda la calotta polare nord polare , vicino al campo di dune di Olympia Undae .
Il bordo del cratere sorge a circa 2 chilometri sopra la pianura circostante.
Il fondo del cratere si trova a circa 2 chilometri sotto il bordo ed è coperto da un tumulo centrale profondo 1,8 chilometri di ghiaccio d'acqua permanente, fino a 60 chilometri di diametro, ed è una delle grandi risorse idriche di Marte.
Il ghiaccio è permanentemente stabile perché il cratere funge da trappola fredda naturale.
La sottile aria marziana sopra il ghiaccio del cratere è più fredda dell'aria che circonda il cratere; l'atmosfera locale più fredda è anche più pesante, quindi affonda per formare uno strato protettivo, isolando il ghiaccio, proteggendolo dalla fusione e dall'evaporazione.

Cratere Korolev
Vista prospettica di Korolev crater.jpg
Vista prospettica del cratere Korolev, generata utilizzando immagini e dati digitali del terreno da Mars Express .
PianetaMarte
Coordinate72.77° N / 164.58° E
Diametro81,4 chilometri
EponimoSergei Korolev (1907-1966),
ingegnere e designer 
di missili sovietici


Descrizione:
Allo stato attuale, non c'è acqua liquida su Marte, ma c'è una notevole quantità di ghiaccio.
Le due calotte polari del pianeta sono costituite da una miscela di anidride carbonica e ghiaccio d'acqua, che variano notevolmente in proporzione tra loro a seconda della stagione.
In inverno, ad esempio, uno strato da uno a due metri di anidride carbonica (ghiaccio secco) si forma sulla calotta di ghiaccio permanente sul polo nord, ma poi sublima nuovamente in estate, subendo una transizione diretta dal solido al gas.
Le mutevoli distese delle calotte polari possono essere osservate in dettaglio usando telescopi e immagini satellitari. Una notevole quantità di ghiaccio tritato è stata rilevata anche nel sottosuolo marziano mediante misure radar. Lo strato di terreno corrispondente potrebbe essere permeato fino al 50% di acqua gelata. Tuttavia, non abbiamo cifre esatte.

Mappa immagine topografica con codice colore del cratere Korolev: le strisce di immagine acquisite da angolazioni diverse dal sistema di telecamere HRSC a bordo di Mars Express vengono utilizzate per generare modelli di terreno digitali della superficie marziana, contenenti informazioni sull'altezza per ciascun pixel registrato. Il livello di riferimento per le informazioni sull'altitudine è il medio-Marte. La codifica a colori del modello digitale del terreno (in alto a destra) indica efficacemente le differenze di elevazione: il profilo topografico della regione copre circa 3500 metri di altitudine. Il bordo del cratere Korolev di 82 chilometri si eleva a circa 2000 metri sopra l'ambiente circostante. La parte superiore del ghiacciaio all'interno del cratere si trova alcune centinaia di metri sotto il bordo del cratere. A causa della sublimazione, il deposito a cupola spesso 1800 metri si trova in un cratere a forma di anello che è poco più di due chilometri di profondità. Credito: ESA / DLR / FU Berlino - CC BY-SA 3.0 IGO ).

Il ghiaccio d'acqua nel cratere di Korolev è permanentemente stabile perché la depressione funge da trappola fredda naturale. L'aria sopra il ghiaccio si raffredda ed è quindi più pesante dell'aria più calda che la circonda. Poiché l'aria è un cattivo conduttore di calore, protegge il ghiaccio dall'ambiente.
Se è immobile sopra il ghiaccio, il riscaldamento del ghiaccio avviene poco attraverso lo scambio di calore e l'aria fredda protegge il ghiaccio dal riscaldamento e dall'evaporazione.
Il cratere di Louth, un cratere simile con una cupola di ghiaccio più piccola che si trova anche nelle pianure settentrionali, è stato fotografato dall'HRSC nel febbraio 2005. In questo caso, uno strato di ghiaccio d'acqua si è formato contro il campo di dune scure che giace sul cratere pavimento.
Qui le dimensioni sono sostanzialmente più ridotte: la calotta di ghiaccio del cratere di Louth ha una larghezza di 12 chilometri, mentre la calotta di ghiaccio nel cratere di Korolev può misurare fino a 60 chilometri.

Il bordo settentrionale del cratere di Korolev è stato ripreso anche dal Fotocamera CaSSISa bordo della sonda TGO ExoMars dell'ESA il 15 aprile 2018 ed è stato uno dei primi posti su Marte ad essere fotografato dal sistema di telecamere, pochi giorni dopo che l'HRSC ha acquisito immagini del cratere durante l'orbita 18.042.


Mappa panoramica topografica della vicinanza del cratere di Korolev: quasi l'intero emisfero settentrionale di Marte è occupato dalle pianure, che cadono verso il polo nord, prima di salire al cappuccio polare, che misura 1000 chilometri di larghezza, nel punto più settentrionale di Marte , con una calotta di ghiaccio spessa 2000 metri. Questa regione ospita anche il cratere Korolev di 82 chilometri, che è stato sorvolato dall'orbita Mars Express dell'ESA più volte nell'ultimo anno, catturando immagini con il suo sistema di telecamere HRSC gestito da DLR. I dati di cinque strisce di immagini HRSC sono stati usati per creare un mosaico di immagini e un modello di elevazione digitale. Credito: NASA / JPL / MOLA; FU-Berlino ).


Struttura tridimensionale e origine di una cupola di ghiaccio spessa 1,8 km all'interno del cratere Korolev:
Traduzione dallo studio di : T. Charles Brothers e John W. Holt ).
LINK : https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015GL066440 

Si ritiene che il ghiaccio d'acqua perenne sia attualmente instabile, tuttavia, utilizzando un'analisi 3D della stratigrafia radar interna della cupola, stimiamo che il tumulo centrale di Korolev contenga tra 1400 e 3500 km3 di ghiaccio d'acqua fino a 1,8 km di spessore.
Inoltre, la struttura stratigrafica di questa cupola di ghiaccio è sorprendentemente simile ai depositi stratificati polari nord (NPLD) sul Planum Boreum, circa 600 km a nord. Inoltre, la nostra analisi stratigrafica suggerisce che il ghiaccio di Korolev non faceva precedentemente parte di una calotta polare una volta più grande, ma piuttosto era depositato localmente. Concludiamo che il ghiaccio del cratere Korolev si è probabilmente depositato durante lo stesso regime climatico della calotta polare nord di Planum Boreum, ma indipendentemente. Ciò implica che l'incorporazione di depositi di ghiaccio circumpolari come Korolev potrebbe rivelarsi utile nel ricostruire una storia unica del clima polare su Marte.


Forma della calotta glaciale all'interno del cratere, la linea nera sopra indica il rilevamento messo in evidenza nel grafico sotto. da Conway ed altri 2012 ).

Introduzione e contesto:
Il polo nord marziano è coperto da un enorme deposito stratificato di ghiaccio d'acqua relativamente puro [ Howard et al., 1982 ; Malin ed Edgett , 2001 ; Phillips et al., 2008 ; Grima et al., 2009 ].
Gli studi radar hanno utilizzato la stratigrafia di questo deposito per approfondire la nostra comprensione della sua evoluzione e genesi [ Phillips et al., 2008 ; Putzig et al., 2009 ; Selvans et al., 2010 ; Christian et al., 2013].
Questi studi hanno rivelato che molte caratteristiche di Planum Boreum sono costruttive, cioè costruite con processi ampiamente deposizionali [ Holt et al., 2010 ; Smith and Holt , 2010 ; Brothers et al., 2013 ; Smith et al., 2013 ].
Con enfasi sulla deposizione locale piuttosto che sull'erosione regionale per il ghiaccio settentrionale di Marte, è necessario rivalutare l'origine dei depositi di ghiaccio circumpolari come quelli trovati nei crateri di Korolev e Dokka (vedi sotto).
Questo lavoro indaga se il ghiaccio del cratere circumpolare è più probabilmente un residuo di un'epoca geologica precedente con una calotta di ghiaccio più ampia [ Fishbaugh e Head, 2000 ; Garvin , 2000 ] o un deposito relativamente recente realizzato dalla deposizione locale [ Tanaka et al., 2008 ; Conway et al., 2012 , vedi sopra ].
Ogni scenario dovrebbe avere una firma stratigrafica unica che può essere analizzata con il radar.

Mappa topografica del cratere Korolev, basata sui dati Mars Orbiter Laser Altimeter 256 ppd. 
Le 69 osservazioni radar utilizzate nello studio sono mostrate qui, così come le posizioni per il radargramma . Il piccolo inserto mostra la topografia MOLA per il vicino Planum Boreum e la posizione per i pacchetti di riflettori NPLD, la piccola linea grigia sul Planum Boreum ).

Metodi:
I dati radar per questo studio provengono dallo Shallow Radar (SHARAD) su Mars Reconnaissance Orbiter. SHARAD è centrato su una frequenza di 20 MHz con una larghezza di banda di 10 MHz. SHARAD penetra nella superficie dei depositi di ghiaccio marziano, riflettendo le variazioni di permittività del sottosuolo.

Osservazione radar SHARAD 2342201000 che attraversa Korolev. La posizione è indicata dalla linea rossa nella Figura sopra . Il nord è a sinistra. (a) Radargramma di ritardo con riflessi luminosi vicini alla superficie e diversi riflessi profondi. Il tempo è di sola andata. (b) Simulazione del disordine che mostra gli echi derivanti solo dalla topografia della superficie. Tutti i riflessi nei radargrammi corrispondenti a quelli di questa simulazione non sono sottosuolo e sono stati evitati durante la mappatura dei riflessi. (c) Radargramma corretto in base alla permittività del ghiaccio d'acqua (3.15). Notare come la geometria dei riflessi radar in profondità cambia drasticamente dopo la conversione nel dominio della profondità. La casella arancione mostra la posizione per la Figura nel riquadro d. (d) Troncamento del riflesso e un possibile pizzicamento all'intersezione con la superficie ).

Un esempio di combinazione dei radargrammi di attraversamento per mappare in modo coerente i riflessi radar attraverso il tumulo di Korolev. (a) La traccia di Nadir delle nove orbite radar utilizzate per la dimostrazione della mappatura è mostrata in giallo brillante su questa mappa topografica ombreggiata del cratere Korolev. (b) Compilazione radar comprendente l'interpretazione sia della superficie che di un riflesso del sottosuolo. La versione con griglia di questo riflesso è mostrata nella Figura  4 . (c) Compilazione radar senza interpretazione. Notare come il disordine spesso non si allinea tra i radargrammi di attraversamento, come previsto a causa della modifica della geometria ).

Risultati:
La paleo-topografia rappresentativa di un cratere Korolev vuoto (o quasi vuoto) è stata creata da una combinazione di dati SHARAD e Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). Questa topografia è stata utilizzata per verificare i risultati del nostro calcolo volumetrico graduale e per facilitare l'analisi visiva dei risultati della mappatura del riflettore.
La mappatura del riflettore SHARAD nel cratere Korolev ha rivelato la geometria del deposito di ghiaccio ed ha rivelato che questa geometria non è cambiata di alcun valore apprezzabile nel tempo.
Dalla base verso l'alto, gli strati hanno una distinta asimmetria, immersione verso sud e aumento graduale della forma domale. Questi risultati di mappatura generali sono coerenti con ed estendono i risultati di [ Conway et al. 2012 ] derivati ​​dalla mappatura dello strato ottico e da un singolo radargramma SHARAD.


Dieci dei riflessi SHARAD interni di Korolev sono stati posizionati su superfici tridimensionali. Sebbene esistano diversi riflessi aggiuntivi, questi 10 erano i più distinti e continui, dando la massima fiducia nelle loro morfologie ricostruite. I riflessi scelti vanno da poco profondi a profondi e sono quindi rappresentativi dell'intera colonna verticale di ghiaccio. Utilizzando un calcolo volumetrico a gradini, questo studio rileva un volume minimo di ghiaccio di ~ 1400 km3 contenuto in Korolev. L'approssimazione del volume è stata effettuata sottraendo il valore di elevazione dei riflessi adiacenti, riflesso superiore meno riflesso inferiore. Ciò ha creato mappe isopachiche per ciascun set di riflessii che sono state quindi utilizzate per calcolare il volume. Dato che i riflessi inferiori generalmente occupano meno area e SHARAD non vede i bordi del cratere, questo calcolo a gradini sta sottovalutando il volume del ghiaccio. Un ulteriore calcolo del volume di ghiaccio è stato eseguito utilizzando solo la moderna superficie Korolev derivata da SHARAD e la nostra base interpolata.
Ciò rappresenta la nostra stima massima per il volume di ghiaccio nel cratere Korolev e probabilmente sopravvaluta il volume. Il risultato di questo calcolo è stato di 3400 km3, coerente ma significativamente maggiore della nostra stima minima utilizzando il calcolo graduale.
Poiché la stima minima non include alcun materiale più vicino alla parete del cratere rispetto ai dati SHARAD, questo fattore 2 per le differenze è ragionevole.
Il disordine impedisce la mappatura del riflesso vicino alla parete del cratere e l'attenuazione o la dispersione del segnale radar impedisce la mappatura definitiva della base del cratere.

Mentre i nostri riflessi mappati coprono l'intera colonna del ghiaccio di Korolev, la spaziatura del riflesso è variabile. C'è un'alta densità di riflessii molto vicino alla superficie ad una profondità di solo circa 250 m. Tuttavia, direttamente sotto questa regione densa di riflessi si trova una zona con pochissimi o nessun riflesso.
Lo spessore di questa regione priva di riflessi può raggiungere i 550 m. Sotto la zona priva di riflessi si trova un'altra zona densa di riflessi radar con uno spessore maggiore di 100 m. Questo modello di riflessi generali viene ripetuto, creando da tre a quattro pacchetti di riflessi con spessore variabile.

I riflessi mappati di Korolev hanno una morfologia coerente con un tuffo meridionale dominante. L'entità del calo cambia, ma l'orientamento rimane coerente. Inoltre, i riflessi hanno un'asimmetria distinta con materiale generalmente più spesso sul pendio esposto a nord e materiale più sottile sul pendio esposto a sud. Tutti i riflessi mappati, ad eccezione della base ipotizzata, hanno una forma approssimativamente domale. Il riflesso mappato più profondo è quasi piatto con una pendenza media di soli 0,5°. Questo riflesso ha una profondità di circa 1,8 km ed è utilizzato come fondo approssimativo del cratere. Essendo sia discontinuo che debole, questo riflettore profondo ha una copertura cartografica limitata ed è stato identificato solo in 8 delle 69 osservazioni utilizzate per questo studio.

Riflessi radar a confronto, a sinistra i riflessi stratificati nel cratere Korolev, mentre a destra riportiamo i riflessi ripresi nella calotta polare nord, da cui si notano certe somiglianze che fanno ipotizzare un periodo di stratificazione nel tempo similare ).

I riflessi radar di Korolev condividono ulteriori somiglianze con quelli della calotta polare nord.
La parte più alta del ghiaccio ha la più alta densità di riflessi e all'interno di questi densi riflessi esistono incongruenze. Sia il cratere di Korolev che la calotta polare condividono queste incongruenze superficiali [ Tanaka , 2005 ; Tanaka et al ., 2008 ; Conway et al ., 2012].
Oltre alla densità del riflesso e ai modelli stratigrafici simili, lo spessore complessivo del ghiaccio di Korolev è paragonabile a quello della calotta. Misurato direttamente dai radargrammi, lo spessore massimo del ghiaccio di Korolev è di poco superiore a 1,8 km, mentre lo spessore massimo della calotta nord è di circa 2,3 km [ Brothers et al ., 2015].
Lo spessore medio della calotta polare è di soli 1,1 km con una deviazione standard di 540 m.
Queste similitudini portano ad ipotizzare un risultato di modellazione dell'atmosfera localizzata per Korolev che indica che almeno in senso qualitativo, il ghiaccio può essere stabile nel pavimento del cratere nelle attuali condizioni atmosferiche.


Conclusioni:
Il tumulo centrale del cratere Korolev è un deposito di ghiaccio d'acqua a cupola spesso 1,8 km.
La geometria del riflesso nel deposito ha una tendenza costante con piccoli cambiamenti nel tempo. Mentre complessità come incongruenze esistono vicino alla superficie, non ci sono prove di eventi erosivi su larga scala nella stratigrafia radar; pertanto, le condizioni per la deposizione del ghiaccio sembrano essere rimaste sostanzialmente stabili man mano che il deposito cresceva. Questo deposito non faceva parte di una calotta glaciale regionale che da allora è stata erosa.

Questo lavoro rileva anche che il deposito centrale di Korolev è probabilmente coevo alla calotta polare nord di Planum Boreum. Spessori e relazioni stratigrafiche radar simili supportano la nostra ipotesi che questi due depositi siano probabilmente geneticamente correlati e formati durante lo stesso periodo di tempo.

Questo lavoro ipotizza un legame climatico tra le caratteristiche dei depositi circumpolari e la calotta polare nord di Marte, indicando che lo stesso sistema climatico è stato probabilmente il solito dei due depositi separati da 600 km. Pertanto, scopriamo che il clima polare marziano (e il paleoclima) possono essere decifrati al meglio attraverso uno studio unificato del Planum Boreum e delle caratteristiche del ghiaccio circumpolare.
______________________________________
______________________________________

A cura di INSA-MARTE.


Nessun commento:

Posta un commento