Regolith - Regolith

Oberfläche des Asteroiden 433 Eros

Regolith ( / r ɛ ɡ . Ə ˌ l ɪ & thgr; / ) ist eine Decke aus lockerem, losen, heterogenen Oberflächenablagerungen bedeckt festen Gestein . Es umfasst Staub , gebrochenes Gestein und andere verwandte Materialien und ist auf der Erde , dem Mond , dem Mars , einigen Asteroiden und anderen terrestrischen Planeten und Monden vorhanden .

Etymologie

Der Begriff Regolith kombiniert zwei griechische Wörter: rhegos ( ῥῆγος ), 'Decke' und lithos ( λίθος ), 'Felsen'. Der amerikanische Geologe George P. Merrill definierte den Begriff erstmals 1897 und schrieb:

Teilweise besteht diese Abdeckung aus Material, das durch Gesteinsverwitterung oder Pflanzenwachstum in situ entstanden ist . In anderen Fällen handelt es sich um fragmentarische und mehr oder weniger zersetzte Materie, die von Wind, Wasser oder Eis aus anderen Quellen getrieben wird. Dieser gesamte Mantel aus lockerem Material, gleich welcher Art oder Herkunft, wird Regolith genannt.

Erde

Schwemmlandkies in Alaska

Der Regolith der Erde umfasst die folgenden Unterteilungen und Komponenten:

Regolith kann von im Wesentlichen abwesend bis zu Hunderten von Metern Dicke variieren. Sein Alter kann von augenblicklich (für einen Aschefall oder gerade abgelagertes Alluvium) bis zu Hunderten von Millionen Jahren reichen (Regolith im präkambrischen Alter kommt in Teilen Australiens vor).

Regolith auf der Erde entsteht durch Verwitterung und biologische Prozesse . Der oberste Teil des Regoliths, der typischerweise erhebliche organische Substanz enthält, wird konventionell als Boden bezeichnet. Das Vorhandensein von Regolith ist einer der wichtigsten Faktoren für die meisten Leben , da nur wenige Pflanzen auf oder in festem Gestein wachsen können und Tiere ohne loses Material nicht in der Lage wären, sich zu graben oder Schutz zu bauen.

Regolith ist auch für Ingenieure wichtig, die Gebäude, Straßen und andere Tiefbauarbeiten bauen. Die mechanischen Eigenschaften von Regolith sind sehr unterschiedlich und müssen dokumentiert werden, wenn die Konstruktion der Beanspruchung standhalten soll.

Regolith kann viele Mineralvorkommen beherbergen, zum Beispiel unter anderem Mineralsande, Calcrete-Uran und lateritische Nickelvorkommen . An anderer Stelle ist das Verständnis der Regolitheigenschaften, insbesondere der geochemischen Zusammensetzung, von entscheidender Bedeutung für die geochemische und geophysikalische Exploration nach darunter liegenden Mineralvorkommen. Der Regolith ist auch eine wichtige Quelle für Baumaterial, einschließlich Sand, Kies, Schotter , Kalk und Gips .

Der Regolith ist die Zone, durch die sich Grundwasserleiter wieder aufladen und durch die Grundwasserleiter entladen werden. Viele Grundwasserleiter, wie zum Beispiel alluviale Grundwasserleiter, kommen vollständig innerhalb von Regolith vor. Auch die Zusammensetzung des Regoliths kann durch die Anwesenheit von Salzen und säurebildenden Stoffen die Wasserzusammensetzung stark beeinflussen.

Mond

Hauptartikel: Mondregolith
Dieses berühmte Bild von Buzz Aldrins Fußabdruck, das während Apollo 11 aufgenommen wurde, zeigt die feine und pudrige Textur der Mondoberfläche.

Regolith bedeckt fast die gesamte Mondoberfläche , Grundgestein ragt nur an sehr steilen Kraterwänden und gelegentlichen Lavakanälen hervor . Dieser Regolith hat sich in den letzten 4,6 Milliarden Jahren durch den Einschlag großer und kleiner Meteoriten , durch den stetigen Bombardement von Mikrometeoroiden und durch solare und galaktische geladene Teilchen gebildet, die Oberflächengesteine ​​zerbrechen. Regolith Produktion von Rock Erosion kann dazu führen , Filet um Mondgestein Anhaftungen.

Der Aufprall von Mikrometeoroiden, die manchmal schneller als 96.000 km/h (60.000 mph) sind, erzeugt genug Hitze, um Staubpartikel zu schmelzen oder teilweise zu verdampfen. Dieses Schmelzen und Wiedereinfrieren verschweißt Partikel zu glasigen Agglutinaten mit gezackten Kanten , die an Tektit auf der Erde erinnern .

Die regolith beträgt im allgemeinen von 4 bis 5 m dick in mare Bereichen und 10 bis 15 m in den älteren Hochland - Regionen. Unterhalb dieses echten Regoliths befindet sich eine Region aus blockigem und zerklüftetem Grundgestein, die durch größere Einschläge entstanden ist und oft als "Megaregolith" bezeichnet wird.

Die Regolithdichte am Landeplatz von Apollo 15 ( 26,1322 ° N 3,6339 ° E ) beträgt im Durchschnitt etwa 1,35 g/cm 3 für die oberen 30 cm und beträgt etwa 1,85 g/cm 3 in einer Tiefe von 60 cm. 26°07′56″N 3°38′02″E /  / 26.1322; 3.6339

Relative Konzentration verschiedener Elemente auf der Mondoberfläche

Der Begriff Mondboden wird oft synonym mit "Mondregolith" verwendet, bezieht sich jedoch typischerweise auf die feinere Fraktion von Regolith, die aus Körnern mit einem Durchmesser von einem Zentimeter oder weniger besteht. Einige haben argumentiert, dass der Begriff „ Boden “ in Bezug auf den Mond nicht korrekt ist, da Boden als organischer Inhalt definiert ist, während der Mond keinen hat. Die übliche Verwendung unter Mondwissenschaftlern besteht jedoch darin, diese Unterscheidung zu ignorieren. "Mondstaub" bezeichnet im Allgemeinen noch feinere Materialien als Mondboden, die Fraktion, die weniger als 30 Mikrometer Durchmesser hat. Die durchschnittliche chemische Zusammensetzung von Regolith kann aus der relativen Konzentration der Elemente im Mondboden abgeschätzt werden.

Die physikalischen und optischen Eigenschaften des Mondregoliths werden durch einen als Weltraumverwitterung bekannten Prozess verändert , der den Regolith im Laufe der Zeit verdunkelt, wodurch Kraterstrahlen verblassen und verschwinden.

Während der frühen Phasen des Apollo- Mondlandeprogramms äußerte Thomas Gold von der Cornell University und Mitglied des Wissenschaftlichen Beratungsausschusses des Präsidenten Bedenken, dass die dicke Staubschicht an der Oberseite des Regoliths das Gewicht der Mondlandefähre nicht tragen würde und dass das Modul unter die Oberfläche sinken könnte. Joseph Veverka (ebenfalls von Cornell) wies jedoch darauf hin, dass Gold die Tiefe des darüber liegenden Staubs, der nur wenige Zentimeter dick war, falsch berechnet hatte. Tatsächlich wurde der Regolith von der Roboter- Raumsonde Surveyor , die Apollo vorausging, als ziemlich fest befunden , und während der Apollo-Landungen mussten die Astronauten oft einen Hammer verwenden , um ein Kernprobenwerkzeug hineinzutreiben .

Mars

Hauptartikel: Marsboden

Der Mars ist mit riesigen Sand- und Staubflächen bedeckt, und seine Oberfläche ist mit Felsen und Felsbrocken übersät. Der Staub wird gelegentlich in riesigen Staubstürmen auf der ganzen Welt aufgewirbelt . Marsstaub ist sehr fein und es bleibt genug in der Atmosphäre hängen, um dem Himmel einen rötlichen Farbton zu verleihen.

Es wird angenommen, dass sich der Sand aufgrund der sehr geringen Dichte der Atmosphäre in der gegenwärtigen Epoche nur langsam in den Marswinden bewegt. In der Vergangenheit könnte flüssiges Wasser, das in Schluchten und Flusstälern fließt, den Mars-Regolith geformt haben. Marsforscher untersuchen, ob Grundwasserentzug den Mars-Regolith in der heutigen Epoche prägt und ob Kohlendioxidhydrate auf dem Mars existieren und eine Rolle spielen. Es wird angenommen, dass große Mengen an Wasser- und Kohlendioxideis im Regolith in den äquatorialen Teilen des Mars und auf seiner Oberfläche in höheren Breitengraden gefroren bleiben.

  • Marssand und -felsen, fotografiert vom Mars Exploration Rover Spirit der NASA

  • Regolith unter dem Phoenix Mars Lander der NASA , wo die Sinkdüsen anscheinend mehrere Staubflecken entfernt haben, um das darunterliegende Eis freizulegen.

  • Die Oberfläche von Deimos , einem Mond des Mars , ist von einer Regolithschicht bedeckt, die auf eine Dicke von 50 m geschätzt wird. Das Orbiterbild von Viking 2 stammt aus einer Höhe von 30 km.

Asteroiden

Dieses Bild wurde bei der Landung der Raumsonde NEAR Shoemaker aus einer Höhe von nur 250 m über der Oberfläche von Eros aufgenommen und zeigt einen Bereich von nur 12 m Durchmesser.

Asteroiden haben Regolithe, die durch Meteoriteneinschläge entstanden sind. Die endgültigen Bilder, die die Raumsonde NEAR Shoemaker von der Oberfläche des Eros aufgenommen hat, sind die besten Bilder des Regolithen eines Asteroiden. Die jüngste japanische Hayabusa- Mission lieferte auch klare Bilder von Regolith auf einem Asteroiden, der so klein war, dass die Schwerkraft zu gering war, um einen Regolithen zu entwickeln und zu erhalten. Der Asteroid 21 Lutetia hat eine Regolithschicht in der Nähe seines Nordpols, die in Erdrutschen fließt, die mit Variationen der Albedo verbunden sind.

Titan

Es ist bekannt, dass der größte Saturnmond Titan ausgedehnte Dünenfelder hat, obwohl der Ursprung des Materials, das die Dünen bildet, nicht bekannt ist - es könnten kleine Fragmente von Wassereis sein, die durch fließendes Methan erodiert wurden, oder möglicherweise partikelförmiges organisches Material, das sich in Titans gebildet hat Atmosphäre und regnete auf die Oberfläche. Wissenschaftler beginnen diese lose vereisten Material zu nennen regolith wegen der mechanischen Ähnlichkeit mit regolith auf andere Stellen, obwohl traditionell (und etymologically ) bedeutet der Ausdruck nur dann angewendet worden war , wenn der lose Schicht zusammengesetzt war , Mineralkörner wie Quarz oder Plagioklas oder Steinfragmente , die waren wiederum aus solchen Mineralien zusammengesetzt. Lose Decken aus Eiskörnern wurden nicht als Regolith angesehen, da sie sich, wenn sie in Form von Schnee auf der Erde erscheinen, anders verhalten als Regolith, da die Körner mit nur geringen Druck- oder Temperaturänderungen schmelzen und verschmelzen. Titan ist jedoch so kalt, dass sich Eis wie Gestein verhält. Somit liegt ein Eisregolith mit Erosion und äolischen bzw. sedimentären Prozessen vor.

Die Huygens- Sonde verwendete bei der Landung ein Penetrometer , um die mechanischen Eigenschaften des lokalen Regoliths zu charakterisieren. Die Oberfläche selbst wurde berichtet , eine seines clay -ähnlichen „Material , das eine dünne Kruste durch einen Bereich mit relativ gleichmäßiger Konsistenz gefolgt haben könnte.“ Eine anschließende Analyse der Daten legt nahe, dass die Messwerte der Oberflächenkonsistenz wahrscheinlich dadurch verursacht wurden, dass Huygens einen großen Kieselstein bei der Landung verdrängte, und dass die Oberfläche besser als „Sand“ aus Eiskörnern beschrieben wird. Die nach der Landung der Sonde aufgenommenen Bilder zeigen eine flache Ebene, die mit Kieselsteinen bedeckt ist. Die Kieselsteine, die aus Wassereis bestehen können, sind etwas abgerundet, was auf die Einwirkung von Flüssigkeiten auf sie hindeuten kann.

  • Kieselsteine ​​auf der Oberfläche von Titan , fotografiert aus einer Höhe von etwa 85 cm von der Raumsonde Huygens

  • Dünen auf der Oberfläche von Titan in einem Radarbild, das von der Raumsonde Cassini einer Region von etwa 160 mal 325 Kilometer (99 mal 202 Meilen) aufgenommen wurde

Siehe auch

Verweise

Externe Links