月を見上げると、表面を覆ういくつかの若いクレーターに由来する明るい筋が交差していることに気付くかもしれません。これらはクレーター光線として知られており、月、火星、水星、およびいくつかの氷の衛星を含む多くの惑星体で見つけることができます.光線がクレーターにさかのぼることを考えると、噴出物と呼ばれるクレーターから吹き飛ばされた物質によって作られ、それが少し離れた表面に落ちたことが合理的に思われます。ティコ クレーターの場合、その光線は月の表面全体を包み込みます。
月のクレーター光線の長さは、著名な天文学者から惑星科学者に転身したラルフ・ボールドウィンが 1963 年の著書『The Measure of the Moon』で初めて測定しました。 .これらの光線の長さの測定値は、レンジャー VII (月の近接画像を撮影した最初の米国の宇宙探査機) で、ピクセルあたり約 300 メートル (略して m/px) の画像を使用して行われました。 1974 年のしばらくして、米国地質調査所のヘンリー・ムーアはこれらの測定値に方程式を当てはめましたが、クレーターを取り囲む光線系全体の直径のボールドウィンの測定値を個々の光線の長さと間違えたようで、光線の長さの過大予測につながりました。
ムーアによる光線の長さの方程式は、観測データに単純に適合したものでした。これらの光線が作成されたプロセスを理解する試みは行われませんでした。さらに、ボールドウィンが測定した最小のクレーターは、直径約 3 キロメートルでした。この経験的な適合性は、キロメートルサイズのクレーターよりもはるかに多い小さなクレーターには当てはまらない可能性があります。これらの小さなクレーターは、月を横切る物質の移動に重要な役割を果たしている可能性があります。
月の表面を横切る物質輸送をよりよく説明するために、いくつかのクレーター、特に1970年代の観測では容易に見えなかった小さなクレーターの光線の長さの測定を改善し、クレーターのサイズと光線の距離の関係をより適切に制限することに着手しました。 100 m/px と 0.50 m/px の画像を使用して (1970 年代の技術よりもかなり改善されています)、27 のクレーター光線システムと 300 を超える個々の光線をマッピングしました。私たちの光線の新しい測定値は、50 年以上前のより大きなクレーターからの光線の長さの Baldwin の測定値と非常によく一致し、光線がクレーターのサイズの増加に比例して大きくなることが確認されました。幅 100 メートルのクレーターは 10クレーターの 2 倍のサイズですが、幅 1,000 メートルのクレーターには、クレーターの 15 倍のサイズの光線があります。より最新の月面探査機の画像により、非常に小さなクレーター (直径 100 メートル未満) は、大きなクレーターよりも比例してはるかに長い光線を持っていると判断できました。これは、クレーターのサイズが大きくなるにつれて光線が比例して長くなるというムーアの予測とは逆の傾向です。これは、小さなクレーターと大きなクレーターが異なる噴出物プロセスを受けることを推測することにつながります.
高解像度で光線をクローズアップすると、それらが噴出物自体から形成された二次クレーターのクラスターであることが明らかになります。光線の端と終わりに向かって、これらの二次クレーターの密度、したがって放出された物質の分布は、月の背景と区別がつかなくなるまで薄くなります。二次クレーターとその周囲の噴出物ブランケットの両方が明るいことを考えると、これらの二次クレーターは月の暗い表面の下に埋もれた明るい物質を掘削していると仮定します。月の表面は、強い放射線と非常に小さな塵の粒子の影響により、「宇宙風化」と呼ばれるプロセスで時間の経過とともに暗くなることがすでに確立されています。この宇宙の風化により、月の表面に薄い暗い層ができました。光線で見られる明るい物質は、暗い月の背景とはまったく対照的です。遠くから見ると、クレーターのフィールドは 1 つの明るいパッチとして表示され、私たちが見る可視光線を作り出します。この結論は、クレーター光線が最も若いクレーターで顕著に見えるという観察結果と一致しています。
次に、これらの傾向の物理的な説明の開発に着手しました。噴出物速度の高速化につながるより大きな衝突のプロセス、したがってより遠くの二次クレーターのプロセスは、より大きなクレーター (半径が 100 メートルを超える) が比例してより長い光線を持つ理由を説明するのにうまく機能しますが、小さなクレーターにあることが判明する理由を説明しません。最大のクレーターと同じくらい長い光線。小さいクレートに関連する光線が明るくなる原因は、別のメカニズムにあると推測されます。地表の下から物質を掘削するのではなく、小さなクレーターからの噴出物は非常にゆっくりと移動するため、暗い地表の上に留まっています。小さなクレーターの明るい光線は、毎秒 50 メートル未満の速度で移動する物質によって形成されていると計算されており、2 番目のクレーターを掘削するには遅すぎます。
これにより、光線が存在する 3 つのレジームが提案されます。最初の体制では、噴出物は非常にゆっくりと移動するため、地下の物質を掘削しません。代わりに、それは単に表面の上に座っています。これは、小さなクレーター (<100 メートル) が存在する領域です。より大きなクレーター (> 100 メートル) では、噴出物が二次クレーターを掘削し、表面の下から明るい物質を露出させます。最後の体制では、噴出物は掘削を引き起こすのに十分な速さで移動しますが、噴出物の量は非常に少ないため、暗い表層の下を掘削することはできません。このレジームは、クレーター光線が視界を失う場所を定義します。この最後のレジームは、物質の輸送に重要な意味を持ちます。これは、衝突からの噴出物が可視光線の端をはるかに超えて物質を輸送できることを意味し、以前に認識されていたよりも地球規模で輸送と混合が強化されることを意味します。
これらの調査結果は、ジャーナル Icarus で最近公開された、二次クレーター スケーリングを使用して説明された月のクレーター光線の長さというタイトルのオープン アクセスの記事で公開されています。 .この作業は、パデュー大学のジェイコブ R. エリオット、ヤフエイ フアン、デビッド A. ミントン、アンドリュー M. フリードによって実施されました。
