Автор: Абраменко Олег Николаевич
Название работы: Сравнительный анализ мерзлотных условий Антарктиды и полярных областей Марса
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение.
Классификационный индекс:
Ведущая организация: "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" (ГУ ААНИИ)
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Комаров Илья Аркадьевич;
Оппонент:
доктор геолого-минералогических наук Сывороткин Владимир Леонидович;
доцент кандидат физико-математических наук Родин Александр Вячеславович;
Место защиты: ауд. 801, геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова
Дата защиты: 2010-06-11 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 174
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Введение.
Первая глава.
Вторая глава.
Третья глава.
Четвёртая глава.
Пятая глава.
Приложения.
Основные выводы и результаты работы.
Список работ.
|
Реферат:
Общая характеристика работы.
Актуальность проблемы. Геокриология является частью более общей науки криологии планет, которая в свою очередь является составляющей сравнительной планетологии. Мерзлые, морозные
или переохлажденные породы, как естественно-исторические образования, не являются чем-то исключительным, присущим только Земле. Они широко развиты в пределах других планет
Солнечной системы и их спутников. Поэтому разработка этой проблемы представляет как самостоятельный интерес, так и даст новые импульсы для понимания и, возможно, переосмысления
ряда представлений о процессах, протекающих в криолитозоне Земли. Как сформулировал один из основоположников сравнительной планетологии К.П. Флоренский: в настоящее время
Земля является единственным эталоном при изучении планет, на который мы вынуждены опираться и с которым сравниваем другие планеты, учитывая их специфичность, то есть одним
из основных методов исследования является метод аналогий. Методы сравнительной планетологии отражают расширенное понимание принципа актуализма - подхода, при котором к объяснению
прошлого идут от изучения современных процессов, но с учетом, конечно, неизбежных оговорок (Геологический словарь, 1978). Изучение планет открывает новые страницы в понимании
Земли, которые мы не можем изучать на нашей планете в настоящий момент, но которые могли иметь место в прошлом.
Среди планет земной группы особое место в этом плане занимает Марс - планетное тело с ощутимой атмосферой, мощной криосферой и постоянным присутствием льда в полярных шапках.
На Земле наиболее близким аналогом полярных областей Марса, в первую очередь северной полярной шапки, состоящей преимущественно изо льда H2O, является Антарктида, сопоставимая
по площади и мощности ледяного щита. Она характеризуется наиболее суровым климатом (на станции Восток зарегистрирован абсолютный минимум температуры -89,2oС) и минимальным
влиянием антропогенного фактора на ее природные условия.
Цель и задачи исследования. Основной целью работы является проведение сравнительного анализа мерзлотных условий Антарктиды и полярных областей Марса, для выявления границ
применимости метода аналогий, оценки мощности криолитосферы Марса в его полярных регионах и проявлений там экзогенных криогенных процессов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:
1. Обобщить и проанализировать последние данные по мерзлотным условиям полярных областей Марса и геокриологическим условиям Антарктиды;
2. Провести натурные исследования составляющих радиационно-теплового баланса поверхности, теплофизических свойств пород, глубины их сезонного оттаивания и температурного режима,
для чего обустроить исследовательскую площадку в районе оазиса Ширмахера (станция Новолазаревская, Антарктида);
3. С использованием информации, обработанной при помощи статистических методов, провести сравнительный анализ широтно-временной изменчивости составляющих радиационно-теплового
баланса поверхности для районов полярных шапок Марса и расположения пяти российских полярных станций в Антарктиде (Новолазаревская, Молодежная, Беллинсгаузен, Мирный,
Восток);
4. С учетом полученных оценок о температурном режиме поверхности, мощности и топографии полярных шапок, скорректировать известные представления о мощности криолитосферы Марса;
5. Выявить особенности проявлений экзогенных криогенных процессов в полярных областях Марса;
6. Разработать гипотезу о механизме развития и эволюции формы морозобойной трещины в высоких широтах Марса.
Фактический материал представлял собой: космоснимки высокого разрешения Марсианской Орбитальной Камеры с орбитального комплекса Mars Global Surveyor и аппарата Марс-3;
исследовательской аппаратуры, установленной на космических аппаратах миссии Mars Odyssey (нейтронный и гамма- спектрометр HEND, лазерный дальномер МОLA, теплоэмиссионный
спектрометр TES и др.); данные о составе и характеристиках грунтов, полученные в ходе посадочных миссий Viking 1 и 2, Mars Pathfinder (альфа-протоновый рентген-спектрометр
APXS), Spirit (спектрометр Mossbauer), Opportunity и Phoenix; фондовые материалы по составляющим радиационного баланса, температурным и другим условиям по антарктическим
станциям Новолазаревская, Молодежная, Беллинсгаузен, Мирный, Восток; данные по составляющим радиационно-теплового баланса поверхности, теплофизическим свойствам
пород, температурному режиму района исследований, полученные автором за период сезонных работ 2007-2008 гг. на станции Новолазаревская.
Для анализа климатических данных атмосферы и поверхности Марса использовалась База данных Европейского агентства (the Mars Climate Database of the European Space Agency, Laboratoire
de Meteorologie Dynamique du C.N.R.S., the UK Particle Physics and Astronomy Research Council).
Научная новизна работы определяется следующими результатами:
1. Обобщены последние данные по климатическим условиям, составу, строению, специфике формирования и динамике мощности полярных шапок Марса, полученные, в основном, с помощью
методов дистанционных измерений с орбиты;
2. В районе оазиса Ширмахера (станция Новолазаревская, Антарктида) в ходе сезонных работ 2007-2008 гг. были получены данные по составляющим радиационно-теплового баланса
поверхности и теплопроводности приповерхностных слоев массива, глубине сезонного оттаивания и температурному режиму пород. Исследовательская площадка была оборудована нами
с использованием аппаратуры, предоставленной кафедрой геокриологии геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова и логгерами, предоставленными Университетом г. Фэйрбэнкса
(США). Исследовательская площадка (проект CALM) занесена в единую базу данных по всему миру;
3. Для пяти полярных станций Антарктиды (Новолазаревская, Молодежная, Беллинсгаузен, Мирный, Восток) выявлены закономерности временной и пространственной изменчивости
составляющих радиационного баланса поверхности, среднемесячных температур поверхности и их амплитуд. Эти же закономерности были выявлены для пространственной сетки полярных
регионов Марса. Показано, что они носят во многом аналогичный качественный характер, однако наблюдаются существенные количественные различия;
4. С учетом климатических особенностей, состава и строения отложений полярных регионов Марса скорректирована средняя величина мощности криолитосферы Марса и построены ее гипотетические
разрезы в меридиональном направлении;
5. В полярных регионах Марса обнаружены проявления криогенных экзогенных процессов, которые могут быть дифференцированы на 4 группы аналогично классификации экзогенных геологических
процессов в криолитозоне, разработанных для земных условий Л.С. Гарагулей;
6. В соавторстве с Р.О. Кузьминым, И.А. Комаровым, В.С. Исаевым в 2-х проекциях составлена карта проявления процесса морозобойного растрескивания для 420 участков Марса, где
наблюдаются полигональные сети. Полигональные сети внутри ударных кратеров характеризуются наличием полигонов разных генераций. Предложен механизм процесса изменения формы
и размеров первоначально образованной морозобойной трещины.
Защищаемые положения.
1. Для Антарктиды и полярных регионов Марса фиксируется аналогичный в качественном отношении пространственно-временной характер закономерностей изменения составляющих радиационно-теплового
баланса, температуры поверхности, однако по абсолютной величине наблюдаются существенные различия;
2. Оценена мощность криолитосферы Марса с учетом последних данных, полученных с орбитальных и спускаемых аппаратов, специфики условий в полярных регионах, а также исходя из
гипотезы о наличии в недрах Марса высокоминерализованных рассолов;
3. Наблюдаемая ширина раскрытия трещин в высоких широтах Марса, достигающая в ряде районов нескольких метров, не противоречит гипотезе о том, что фиксируемые полигональные
сети в высоких широтах Марса образованы за счет процесса морозобойного растрескивания.
Практическое значение работы. Практическое значение работы связано с отработкой новых методик для исследования криогенных процессов и явлений на Марсе, использующих современные
методы дистанционного и непосредственного зондирования (высокая разрешающая способность аппаратуры, ее компактные размеры, работа в автономном режиме и т.д.), которые со временем
найдут или уже находят применение для аналогичных исследований при освоении северных территорий России. Определенные результаты могут быть использованы для планирования и
осуществления последующих миссий освоения планеты Марс.
Ряд материалов и разработок используется при чтении курсов: Введение в специальность, Криология планет, Общая геокриология, а также в ходе выполнении студентами курсовых,
бакалаврских и магистерских работ.
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 22 работы, из них 6 докладов в трудах международных конференций проводимых за рубежом (Германия, Потсдам, 2005 -
2 доклада; США, Хьюстон, 2006; Китай, Ланьчжоу, 2006; США, Фэйрбэнкс, 2008; США, Сан-Диего, 2008), 7 докладов в трудах международных конференций по сравнительной планетологии
Vernadsky - Brown Microsymposium (Москва, 2003, 2004-2 доклада, 2006, 2008-2 доклада); 4 - доклада на международных конференциях по криологии Земли (Пущино, 2003, 2004;
Тюмень, 2004, 2006); доклад в трудах 3-ей конференции геокриологов России (Москва, 2005); одна статья опубликована в журнале, рекомендуемом ВАК РФ, Вестник Московского Университета
(Москва, 2009); 2 доклада на международной конференции Ломоносов-2004 и Ломоносов-2006 (Москва, 2004, 2006), 1 доклад на международной конференции Ломоносовские чтения
(Москва, 2008).
В основу диссертации положены материалы, полученные лично автором, или при его участии в ходе исследований, проведенных на кафедре геокриологии, а также в ходе экспедиции
в Антарктиду на станцию Новолазаревская в составе 53 Российской антарктической экспедиции в течение полевого сезона 2007-2008 гг.
Автор являлся лауреатом стипендии Президента Российской Федерации в 2007/2008 учебном году и конкурса Гранты Москвы 2005, а также участвовал в работах по грантам РФФИ
(04-05-65110, 08-05-00566).
Структура и объем работы. Диссертация объемом 174 страницы печатного текста состоит из введения, пяти глав, выводов. Список использованной литературы содержит 123 наименования.
Работа проиллюстрирована 121 цветным рисунком и 16 таблицами. К ней дано приложение в количестве 106 страниц, из которых 94 таблицы и 50 цветных графиков.
Диссертация выполнена на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ под руководством доктора геолого-минералогических наук И.А. Комарова, которому автор выражает глубокую
признательность. Автор благодарит за помощь, ценные советы и замечания сотрудников кафедры геокриологии Н.Н. Романовского, Г.П. Пустовойта, К.А. Кондратьеву, С.Н. Булдовича,
В.Н. Зайцева, сотрудника ГЕОХИ РАН Р.О. Кузьмина, также сотрудников университета им. Брауна (США) J. Head III и M. Kreslavski. Автор очень признателен начальнику Российской
антарктической экспедиции (РАЭ) В.В. Лукину и руководителю группы в составе 53 РАЭ С.Р. Веркуличу, а также всему персоналу станции Новолазаревская за содействие при проведении
исследований. << пред.след. >>
|
Библиография:
Список работ. 1. Карта проявлений полигональных форм микрорельефа на Марсе // Международная конференция, посвященной 95-летию со дня рождения П.И. Мельникова Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения, Пущино, Россия, 26-28 мая 2003 г, сс. 195-196 (в соавторстве с Ершовым, Э.Д., Комаровым И.А., Козловым А.Н., Исаевым В.С., Кузьминым Р.О.). 2. Demonstration of polygonal ice-wedged terrains on the Tazovsky peninsula in the Western Siberia and some polygonal patterns on the Mars // Vernadsky-Brown microsymposium 38, 2003, Abstract # ms 001, CD-ROM, Moscow, Russia (в соавторстве с Исаевым В.С.). 3. Полигональные формы рельефа на Земле и на Марсе // XI конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам Ломоносов-2004, Москва, Россия, 12-15 апреля 2004 г. с 117 (в соавторстве с Исаевым В.С.). 4. Полигональные формы рельефа на Марсе // Материалы Международной конференции Криосфера нефтегазоносных провинций. Посвящается 60-летию Тюменской области, Тюмень, Россия, 2004 - М.: Изд-во ТИССО, 2004, с. 160 (в соавторстве с Исаевым В.С., Козловым А.Н.). 5. Presence of the two-generation polygonal net within the impact craters on high latitudes of Mars // Vernadsky-Brown microsymposium 40, October 11-13, 2004, Abstract # ms 044, CD-ROM, Moscow, Russia (в соавторстве с Кузьминым Р.О.). 6. Characters of changes thermophysical parameters of the Martian polygonal terrains in dependence from their geographic position. // Vernadsky-Brown microsymposium 40, October 11-13, 2004, Abstract # ms 044, CD-ROM, Moscow, Russia (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 7. Polygonal forms of microrelief on the Mars // Proceedings of Cryosphere of oil-and-gas bearing provinces international conference, Tyumen, Russia, 2004, pp.140-160 (в соавторстве с Исаевым В.С., Козловым А.Н.). 8. Martian cryogenic conditions // 2nd European Conference on Permafrost, June 12- June 16, 2005, Potsdam, Germany. Programme and Abstracts, 2005, p. 85 (в соавторстве с Исаевым В.С, Комаровым И.А.). 9. Polygonal patterns in the high latitudes of Mars phenomena of frost cracking // 2nd European Conference on Permafrost, June 12- June 16, 2005, Potsdam, Germany. Programme and Abstracts, 2005, p. 88 (в соавторстве с Исаевым В.С., Комаровым И.А., Козловым А.Н.). 10. Температурный режим атмосферы и верхних горизонтов пород в высоких широтах Марса // Третья конференция геокриологов России. МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия, 1-3 июня 2005 г, сс. 337-345 (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С., Пустовойтом Г.П.). 11. Correlation of types of the surface on the Mars with areas of frost cracking process // Vernadsky-Brown microsymposium 44, 2006, Abstract # ms 044-01, CD-ROM, Moscow, Russia (в соавторстве с Исаевым В.С, Комаровым И.А.). 12. Взаимосвязь между значениями тепловой инерции и альбедо пород поверхности Марса // Международная конференция Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений. ГНГУ, 29-31 мая 2006 г, Тюмень, Россия, c. 99-104 (в соавторстве с Исаевым В.С.). 13. Temperature regime of atmosphere and upper rock layers on high latitudes on Mars //Asian Conference on Permafrost, Lanzhou, China, August 7-9, 2006, Abstract # 86, p. 101 (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 14. Martian cryogenic conditions // Planetary Chronology workshop, LPI, Houston, USA, 2006, Abstract # 6009 (в соавторстве с Исаевым В.С, Комаровым И.А.). 15. Криолитосфера Марса и проявления экзогенных криогенных процессов (физические аспекты проблемы) // Материалы X научно-технической конференции Теория и методы замораживания грунтов искусственным холодом. Санкт-Петербург, Россия, 2006, сс. 47-60 (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 16. Полярные отложения Марса и Антарктиды // Ломоносовские чтения, Москва, Россия, 2008 (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 17. Cryolithosphere on Mars and the Thickness of Frozen Rock // Ninth International Conference on Permafrost, Fairbanks, Alaska, 2008. pp. 971-975 (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 18. Thickness of Frozen Rocks and the Cryolithosphere on Mars // SPIE's Optical Engineering + Applications symposium, San Diego, CA, USA, 10 - 14 August, 2008. #7097-36 (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 19. The mechanism of frost cracks formation and evolution in high latitudes on Mars, Vernadsky Institute // Vernadsky-Brown microsymposium 48, 2008, Moscow, Russia (в соавторстве с Комаровым И.А., Исаевым В.С.). 20. The methods of experimental finding of radiative-heat balance parametres for a site on Shirmaher oasis (Antarctic) // Vernadsky-Brown microsymposium 48, 2008, Moscow, Russia. 21. Динамика развития полярных шапок на Марсе // Международная конференция Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений, ГНГУ, Тюмень, Россия, 2008 (в соавторстве с Исаевым В.С.). 22. Методика исследования составляющих радиационно-теплового баланса поверхности и глубин сезонного оттаивания в районе оазиса Ширмахера (Антарктида) // Вестник Московского Университета. Секция геология, 2009, 4, сс. 67-69. << пред.
|
|
