Введение к работе
Актуальность тепы. Исследования Марса представляют собой существенную и постоянно развивающуюся область сравнительной планетологии. Среди планет земной группы Марс занимает особое место. При формировании он не добрал значительное количество материала из-за возмущающего действия гравитационного поля Юпитера и по своим размерам занимает промежуточное место между Землей и Венерой с одной стороны и Меркурием и Луной с другой. На Марсе не видно следов характерной для Земли тектоники плит, однако наличие на поверхности таких топографических структур, как например поднятие Фарсида или гигантские щитовые вулканы, говорит об имевших место в прошлом интенсивном вулканизме и активных динамических процессах в недрах планеты. Возраст наиболее молодых марсианских структур оценивается как не менее нескольких сотен миллионов лет, и можно предположить, что в настоящее время тектоника Марса это тектоника одношштовой планеты, находящейся в стадии остывания, где внутри-мантийная конвекция носит второстепенный характер, а длинноволновый рельеф упруго поддерживается холодной монолитной литосферой.
Первый прорыв в направлении исследования Марса был совершен в начале 70-х годов с облета Марса космическим аппаратом "Мари-нер-9". На основании данных полученных с помощью радарной съемки, произведенной "Маринером-9", была получена информация о геологической структуре и вулканизме на Марсе, исследована глобальная структура гравитационного поля и топографии планеты, сделаны важные выводы о строении марсианской коры. Новые данные, полученные с космических аппаратов "Викинг-1,2", позволили более детально изучить строение отдельных топографических структур Марса, оценить по кратерной хронологии их возраст, определить присущие им мелкомасштабные гравитационные аномалии. На основании наблюдаемого распространения по марсианской поверхности систем разломов, каньонов и
грабенов Оыли сделаны выводы о тектонической "жизни" планеты, произведены оценки толщины и строения коры и литосферы Марса, рассчитано напряженное состояние марсианских недр. Дальнейшие перспективы исследования Марса видятся в реализации ряда международных марсианских проектов, в частности "Марс-94", включающих в себя доставку на планету измерительную аппаратуру, проведение сейсмического эксперимента и, возможно, в итоге высадку человека на Марс.
Целью настоящей работы является интерпретация неравновесных гравитационного поля и топографии Марса с целью получения информации о строении основных марсианских топографических структур, расчета напряженного состояния планетной литосферы и выявление областей концентрации высоких сдвиговых и растягивающих напряжений как наиболее вероятных очагов марсотрясениЯ. Также в свете реальной реологии горных пород исследуется вопрос о строении упругой литосферы Марса в зависимости от толщины коры -и распределения температуры в верхних горизонтах планеты.
Научная новизна. По данным о гравитационном поле произведена оценка эффективной плотности щитового вулкана Олимп и приведена качественная модель вулкана и его компенсационной структуры. Выполнены расчеты напряженного состояния литосферы Марса используя разложение гравитации и рельефа до 18-й степени и порядка, на поверхности планеты выявлены области, представляющие собой наиболее вероятные источники марсотрясений. Построена модель упругой литосферы Марса, определены ее изотермические границы, а также исследована возможность "экранирования" границы Мохо от смещений поверхности притерпевшим вязкую релаксацию нижним слоем коры.
Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при планировании космических исследований, в частности сейсмического эксперимента на Марсе,
а также представляют собой базу для дальнейших, более углубленных и комплексных теоретических моделей напряженного состояния, структуры и эволюции марсианской литосферы.
Аппробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Генеральных Ассамблеях Европейского Геофизического Общества (апрель 1990 г.. Копенгаген; апрель 1991 г., ВиесОаден; май 1993 г., Виесбаден), 12-й советско-американской рабочей встрече по планетологии ( июль 1990 г., Москва ), семинарах лаборатории Теоретической физики (лаб. 303) отдела Физики недр Земли и планет ИФЗ РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация, общий объем которой составляет 96 машинописных страниц, включает введение, 4 главы, заключение и библиографию из 124 наименований. Работа содержит 33 рисунка и 1 таблицу.
Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю доктору физ.-мат. наук, профессору В.Н. Жаркову, а также кандидату физ.-мат. наук К.И. Марченкову за неизменное внимание и поддержку в процессе выполнения работы. Автор благодарит доктора физ.-мат. наук Б.И. Биргера за полезное обсуждение полученных результатов.