二次クレーター

二次クレーターは、より大きなクレーターから放出された噴出物によって形成された衝突クレーターです。放射状のクレーター列を形成することもあります。また、二次クレーターは、一次クレーターを取り囲むクラスターまたは放射線として見られることがよくあります。二次クレーターの研究は、惑星の年齢を予測するために表面クレーターを研究していた研究者が、二次クレーターが天体のクレーター数の統計を汚染していることに気付いた20世紀半ば頃に爆発的に増加しました。^[1]

速度駆動型の地球外物体が比較的静止した物体に衝突すると、衝突クレーターが形成される。衝突によって形成される最初のクレーターは、一次クレーターまたは衝突クレーターと呼ばれる。一次クレーターから放出された物質は、いくつかの条件下で二次クレーター（二次クレーター）を形成することがある。^[2]

1. 主要なクレーターはすでに存在しているはずです。
2. 地球外天体の重力加速度は、放出された物質を地表に向かって押し戻すほど十分に大きいはずです。
3. 噴出した物質が天体の表面に向かって戻ってくる速度は、クレーターを形成するのに十分な大きさでなければなりません。

地球、金星、タイタンなどの大気圏内に放出された物質がある場合、二次衝突を起こすのに十分な速度を維持することはより困難です。同様に、イオなどの表面再形成率が高い天体でも、表面クレーターは記録されません。^[2]

自己二次クレーターは、一次クレーターから噴出した物質から形成されるが、噴出した物質が一次クレーター自体に衝突するような角度で噴出するものである。自己二次クレーターは、組成と溶融物質に基づいてその年代を特定するためにクレーター表面を発掘する科学者の間で多くの論争を引き起こしてきた。ティコで観察された特徴は、パリンプセストとして知られる自己二次クレーターの形態であると解釈されている。^{[3] [4]}

二次クレーターは一次クレーターの周囲に形成される。^[2]地表衝突後に一次クレーターが形成されると、衝突の衝撃波により衝突円の周囲の地表領域に応力が生じ、衝突円の周囲に円形の外側の尾根が形成される。この最初の衝突による噴出物は衝突円から衝突尾根の周囲領域に向かって斜めに押し上げられる。この噴出物ブランケット、つまり噴出した物質による広範囲の衝突領域がクレーターを取り囲む。^[5]

二次クレーターは、半径が小さい一次クレーターに似た小規模の単独クレーターとして現れる場合もあれば、クレーターの鎖やクラスターとして現れる場合もあります。二次クレーターの鎖とは、単に二次クレーターが隣接して並んだ列または鎖のことです。同様に、クラスターは互いに近接した二次クレーターの集団です。^[6]

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  HiRISE が捉えた火星の二次クレーター群

一次クレーターは高速衝突によって形成され、その基礎となる衝撃波は標的物質の音速を超えなければなりません。二次クレーターはより低い衝突速度で発生します。しかし、標的物体に応力を与え、弾性限界を超えるひずみ結果を生み出すには、二次クレーターは十分な速度で発生する必要があります。つまり、二次発射体が表面を破る必要があります。^[2]

衝突前に弾丸が割れてばらばらになると、一次クレーターと二次クレーターを区別することがますます難しくなる可能性がある。これは、大気の状態、弾丸の速度と組成によって決まる。例えば、月に衝突した弾丸はおそらく無傷で衝突するだろうが、地球に衝突した場合は、大気圏突入によって減速・加熱され、おそらくはばらばらになるだろう。その場合、大きな衝突物体から分離された小さな破片は、一次クレーターの外側の惑星表面に衝突する可能性があり、一次表面衝突後に二次クレーターが多数発生する場所である。^[7]

一次衝突の場合、幾何学的観点から、2 つの物体間の衝突角度は 45° が最も可能性が高く、30° ～ 60° の範囲外では分布が急激に減少します。^[8]衝突角度は一次クレーターの形状にほとんど影響を及ぼさないことが観察されていますが、低角度衝突の場合は、結果として生じるクレーターの形状が円形ではなく楕円形になります。^[9] 一次衝突角度は、二次衝突の形態 (形状) にはるかに大きな影響を与えます。月のクレーターで行われた実験では、噴出角度は、一次衝突の最も早い瞬間に噴出される初期段階の噴出物で最大になり、後期段階の噴出物では噴出角度が時間とともに減少することが示唆されています。たとえば、物体の表面に対して垂直な一次衝突では、初期段階の噴出角度が 60° ～ 70° になり、後期段階の噴出角度が 30° 近くまで減少する可能性があります。^[2]

ターゲットのレゴリス（既存のゆるい岩石）の機械的特性は、一次衝突による噴出物の角度と速度に影響します。シミュレーションを使用した研究では、ターゲット天体のレゴリスが噴出物の速度を低下させることが示唆されています。二次クレーターのサイズと形態も、ターゲット天体のレゴリス内の岩石サイズの分布によって影響を受けます。^{[2] [10]}

二次クレーターの深さの計算は、対象天体の密度に基づいて定式化できます。ドイツのネルトリンガー・リースと、月と火星のクレーターの縁を周回する噴出物のブロックの研究によると、同様の密度を持つ噴出物の破片は、同じ浸透深度を表す可能性が高いことが示唆されています。一方、彗星や小惑星などの一次衝突体のように、密度の異なる噴出物がさまざまな深さの衝突を引き起こす可能性があります。^[2]

二次クレーターのサイズは、その親である一次クレーターのサイズによって決まります。一次クレーターは、顕微鏡レベルのものから数千キロメートルの幅までさまざまです。一次クレーターの形態は、椀型から、多重リング構造が見られる大きな幅広の盆地まであります。これらのクレーターの形態は、材料の強度と重力という 2 つの要因によって決まります。椀型の形態は、地形が材料の強度によって支えられていることを示唆していますが、盆地型クレーターの地形は重力に打ち負かされ、平坦に崩れています。二次クレーターの形態とサイズは限られています。二次クレーターの最大直径は、親である一次クレーターの 5% 未満です。^[2]二次クレーターのサイズは、一次クレーターからの距離にも依存します。二次クレーターの形態は単純ですが特徴的です。一次クレーターに近い場所で形成される二次クレーターは、より楕円形で深さが浅くなります。これらは、放射線状またはクレーター チェーンを形成することがあります。より遠くにある二次星は、その親である一次星と似た円形に見えますが、これらはクラスターの配列で見られることが多いです。^[2]

科学者たちは、太陽系全体にクレーターが存在するという観察から、衝突クレーターに関するデータを長い間収集してきました。^[11]最も注目すべきは、衝突クレーターが惑星表面の相対的および絶対的な年齢を推定する目的で研究されていることです。クレーターの密度に基づいて惑星の地形の年代を推定することは徹底した技術に発展しましたが、3つの重要な仮定によって制御されています。^[2]

1. クレーターは独立して偶発的に発生します。
2. 一次クレーターのサイズ頻度分布（SFD）は既知である。
3. 時間に対するクレーター形成率は分かっています。

著名な月面探査や火星探査で撮影された写真により、科学者は各天体で観測されたクレーターの数を数え、記録できるようになりました。これらのクレーター数のデータベースは、さらに各クレーターのサイズ、深さ、形態、場所によって分類されています。^{[12] [13]}一次クレーターと二次クレーターの両方の観察と特徴は、直径 ≤ 1 km のクレーターのクラスターとして特徴付けられる小クレーター クラスター内の衝突クレーターを区別するために使用されます。残念ながら、これらのクレーター データベースから得られる年代研究は、二次クレーターの汚染のために制限されています。科学者は、統計的有効性の誤った保証を提供する二次クレーターをすべてカウントから選別することが困難であることに気づいています。^[12]二次クレーターによる汚染は、小さなクレーターを使用して小さな表面積の年代を測ろうとする誤った試みのために、年代の制約を計算するために誤用されることがよくあります。^[2]

二次クレーターは、月や火星など、大気がないか薄い太陽系の岩石天体では一般的ですが、地球や金星など大気が厚い天体ではまれです。しかし、アメリカ地質学会紀要に掲載された研究で、著者らは、約2億8000万年前に起きた大規模な一次隕石衝突で噴出した物質によって形成されたと考えられる二次衝突クレーター群について説明しています。一次クレーターの位置は、ワイオミング州のゴーシェン郡とララミー郡、ネブラスカ州のバナー郡、シャイアン郡、キンボール郡の間のどこかであると考えられています。^{[14] [15]}