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クレーターの計数は、惑星表面の一部が新しいときには衝突クレーターがなく、衝突クレーターはその後、既知と想定される速度で蓄積するという仮定に基づいて、惑星表面の年齢を推定する方法です。したがって、特定の領域にさまざまなサイズのクレーターがいくつあるかを数えると、クレーターが蓄積された期間を決定し、結果として表面が形成された時期を判断できます。この方法は、ルナ計画とアポロ計画によって月から持ち帰られたサンプルの放射年代測定によって得られた年齢を使用して較正されています。[1]これは、火星や他の惑星で溶岩流に覆われた地域の年齢、月で巨大な海に覆われた地域の年齢、木星と土星の氷の衛星で新しい氷が浸水した時期を推定するために使用されました。
クレーターの数と二次クレーター
クレーターを数える方法では、独立したクレーターの存在が条件となる。独立したクレーターは惑星表面への最初の衝突地点を表し、二次クレーターは惑星表面への2回目の衝突を表す。[2]二次クレーター（「セカンダリー」）は、最初の衝突によって削り取られた物質が数秒または数分後に地表に落下して形成されるクレーターである。[2]一次クレーターと二次クレーターを区別する方法は、それらの幾何学的配置を考慮することである。例えば、大きなクレーターには二次クレーターの線状構造がよく見られる。[2]セカンダリーは、一次クレーターとは異なる特定の形状で認識されることもある。これは、削り取られた物質が宇宙から飛来して一次クレーターを形成する小惑星よりも速度が遅く、衝突角度も小さいためである。[2]
火星のクレーター数に基づく地質学的に若い表面の年代推定の正確さは、大量の二次クレーターの形成により疑問視されてきた。あるケースでは、ズニルクレーターを作った衝突によって約100の二次クレーターが作られ、そのうちのいくつかは一次衝突から1000 km以上離れた場所にあった。[3]同様の衝突によっても同程度の二次クレーターが作られたとすれば、火星の特定のクレーターのない領域は、その形成以来比較的少数の小さな一次衝突を受けたのではなく、「大規模でまれな一次クレーターによって飛び散った」わけではないということになる。[4]独立クレーターから生成された高速噴出物は二次クレーターを生成し、これも独立クレーターに似ていることがあり、二次クレーターは典型的な二次クレーターよりも円形で雑然としていないように見えるため、カウント処理が乱れる。[5]二次クレーターは必然的に独立クレーターの数を乱すため、その有効性を疑問視する人もいるかもしれない（詳細については批判の見出しを参照）。
歴史
クレーターの数を年齢の指標として研究し論文を発表した最初の科学者は、エストニアの天文学者で天体物理学者のエルンスト・オピックでした。 [6]エルンスト・オピックはクレーターの数を数える方法を利用して、月の雨の海の年齢を約45億年と算出し、これは同位体サンプルによって裏付けられました。[6]この方法はジーン・シューメーカーとロバート・ボールドウィンも利用し、ビル・ハートマンによってさらに改良されました。[7]ハートマンの研究には、月の海の年齢を約36億年と算出することが含まれており、これは同位体サンプルと一致していました。[7]後年、ゲルハルト・ノイクムは、クレーターのサイズ頻度分布の形状が変化しないことから、40億年間にわたって衝突する生物の個体数は安定していると提案することで、この方法を発展させました。[8]最近の研究では、ニューカムとハートマンの研究を含め、月面クレーターから火星表面クレーターへの移行が見られました。[9]過去10年間で、緩衝クレーターカウントアプローチが地質構造の年代測定に使用されました。[10] 1969年から1972年までの6回のアポロ計画で持ち帰られた月のサンプルによって提供された較正は、今日までクレーターカウント方法のさらなる改良と進歩に非常に貴重なものであり続けていますが、高解像度画像を使用して小さな衝突クレーターを検出するクレーター検出アルゴリズムを使用してクレーターカウント技術をコンピューター化する新しい研究が行われています。[11] [12]
批判
クレーターの数は、同位体サンプルがなくても惑星の表面年齢を正確に判定できる方法として過去数年で改良されてきたが、惑星科学界では、クレーターの数を地質年代学の正確で精密な形式として受け入れるかどうかについて意見の相違がある。この方法は、惑星の時点ゼロでは表面にクレーターがなく、時点ゼロの後にできたクレーターは空間的および時間的にランダムであるという仮定に影響されている。この方法は、地殻活動がほとんどないかまったくない惑星にのみ正確に適用できる。なぜなら、地球のように絶え間なく表面が再形成されると、時間の経過と共にクレーターの実際の数が歪んでしまうからである。風成堆積、浸食、拡散クリープなどの浅い表面のメカニズムもクレーターの形態を変え、表面を実際よりも若く見せる可能性がある。[13]水や濃い大気に覆われた惑星も、観測努力が妨げられるため、この方法の精度を妨げるだろう。濃い大気を持つ惑星では、飛来する隕石は惑星の表面に衝突する前に摩擦により燃え尽きる。[14]地球は毎日約100トンの宇宙塵、砂、小石の粒子に襲われているが、この物質のほとんどは惑星の表面に到達する前に大気中で燃え尽きる。[15]これは、25メートル未満の宇宙物質では一般的であり、大気中での摩擦により燃え尽きる。[15]ハートマンとオピックによる月の表面の年代測定の結果の観測値は同位体データに対応する年代を示しているが、観測バイアスや人為的エラーによって妨げられる可能性がある。新たな進歩により、元の方法は改善され続けている。
応用
以下は、クレーターカウントを利用した、またはクレーターカウントに関する研究のリストです。
- クレーター統計から非常に若い惑星の表面の年代を推定する：問題点と課題のレビュー[13]
- 小さなクレーターを年齢分析に使用すること、および照明や画像の問題、クレーターの修正（表面の再形成など）、衝突率などの関連する課題と制限。
- パラナ渓谷に適用されたさまざまなクレーターカウント方法の比較[16]
- パラナ・ヴァレスを使用してクレーターカウント法の信頼性をテストし、小径クレーターの微細スケールの年齢決定を使用して結果を他の方法と比較しました。結果は、緩衝クレーターカウント法は盆地法よりも広い地域で信頼性が高いという結論に達しました。
- クレーターの大きさと頻度の測定、ArcGISでのクレーターカウントのバッファリング[17]
- ArcGIS の CraterTools ソフトウェアを使用した、バッファリングされたクレーターカウント分析。このツールを使用すると、画像品質が低い、または測定領域が限られている可能性のある領域でも、正確なデータ収集が可能になります。
- クレーターカウント実験[18]
- アポロ計画の画像から月面の年齢を判定し、この実践的な方法を火星と地球に拡張する教育演習。
- 惑星表面の年齢制限における二次クレーター形成の重要性[19]
- 惑星間デブリによって生じた小さなクレーターと、一次衝突の噴出物によって形成された二次クレーターを比較して説明します。結果は、小さなクレーターが年代の決定に役立つ有意義なデータを提供できることを示しています。
参照
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、クレーターのカウントに関連するメディアがあります。
- クレーター研究入門
- 惑星の形成: 衝突クレーターの形成
参考文献
- ^ Che, Xiaochao; Nemchin, Alexander; Liu, Dunyi; Long, Tao; Wang, Chen; Norman, Marc D.; Joy, Katherine H .; Tartese, Romain; Head, James; Jolliff, Bradley; Snape, Joshua F. (2021-11-12). 「嫦娥5号から返されたサンプルから測定された月面の若い玄武岩の年齢と組成」. Science . 374 (6569): 887–890. Bibcode :2021Sci...374..887C. doi :10.1126/science.abl7957. ISSN 0036-8075. PMID 34618547. S2CID 238474681.
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さらに読む
- メロシュ、HJ (1989)。『衝突クレーター形成：地質学的プロセス』ニューヨーク、ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。pp. 3–241。ISBN 0-19-504284-0。