Галерея глобальных топографических карт планет и крупных спутников Солнечной Системы
Глобальная топографическая карта планеты Земля. Максимальный перепад высот на нашей планете составляет почти 20 км. Источник.
В этой заметке я расскажу о топографических картах других миров Солнечной Системы. Топографической картой называется карта, где отмечена высота каждой точки поверхности по сравнению с неким условным расстоянием от центра тела. Проще говоря, это трехмерная карта поверхности. Для Земли на ней можно увидеть морские и сухопутные равнины, а также горные хребты и плоскогорья. На нашей планете подобные карты долгое время (до появления самолетов и спутников) составляли геодезисты, с помощью специальных угломерных приборов.
В космосе же все значительно сложнее, даже на Луне нет возможности отправить в каждую местность робота или человека. Поэтому фактически единственным способом составления космических топографических карт является лазерная и радиолокационная альтиметрия. То есть это когда с космического аппарата отправляют к поверхности небесного тела лазерный или радиолокационный сигнал (который имеет скорость равную скорости света), а затем точно регистрируют время прихода его отражения от поверхности. Это позволяет точно определять расстояние до каждой точки поверхности небесного тела. Первый способ применяется для небесных тел без атмосферы, второй для миров с оптически непрозрачной атмосферой.
Начнем с нашей Луны. Самая точная ее топографическая карта была составлена аппаратом LRO с помощью лазерного альтиметра LOLA.
Глобальная топографическая карта Луны. Источник.
Даже по менее точным данным перепад высот на Луне примерно равен такому же параметру на Земле. Здесь и здесь можно посмотреть, где на Луне расположены самые высокие и самые низкие точки. Самая высокая точка расположена на валу кратера Энгельгардта (названого в честь русского астронома Василия Павловича Энгельгардта (1828-1915)), самая низкая на дне кратера Антониади (названого в честь французского астронома Эжена Мишеля Антониади (1870-1944)). Топографические измерения позволили впервые открыть в начале 90х на Луне огромный кратер в южной полярной области. Именно в нем расположена самая низкая точка на Луне. Это еще раз говорит насколько важно получать не только снимки поверхности, но и топографические измерения.
Теперь перейдем к Венере. Самая точная топографическая карта Венеры была получена радиолокационным аппаратом Магеллан.
Топографическая карта Венеры. Источник.
Более полный вариант такой карты уже в другой проекции (и составленный российскими учеными) можно посмотреть здесь. Измеренный перепад высот на Венере составил лишь 14 км, это значительно ниже на Земле. Это говорит либо о меньшей геологической активности на этой планете, либо о более активной эрозии поверхности. Самая высокая точка поверхности Венеры это горы Максвелла, самая низкая это равнина Аталанты (персонаж древнегреческой мифологии). Впрочем, в других источниках пишут, что самой низкой точкой на Венере является узкий извилистый каньон Дианы.
На Марсе наиболее точная топографическая карта была получена аппаратом MGS с помощью лазерного альтиметра MOLA.
Глобальная топографическая карта планеты Марс. Источник.
Перепад высот на Марсе составляет 30 км, что значительно больше, чем на Земле. Самая высокая точка гора Олимп, самая низкая точка это южный ударный бассейн - равнина Эллады.
Самая неточная топографическая карта из всех внутренних планет Солнечной Системы к данному моменту составлена для планеты Меркурий. Тут преуспел зонд Мессенджер c лазерным альтиметром MLA. Из-за того, что этот аппарат находиться на вытянутой орбите с перигелием над северном полюсом, в основном он смог составить подобную карту, лишь для северного полушария.
Топографическая карта Меркурия, составленная с помощью измерений MLA к 13 сентябрю 2012 года. Источник.
Кроме того, этот аппарат выполнял некоторые топографические измерения и в южном полушарии. Это связано, с тем, что до выхода на орбиту, Мессенджер совершил три близких пролета планеты, один из которых прошел над южным полушарием.
Топографические карты Меркурия, построенные на основе лазерной альтиметрии и 2163 стерео снимка во время трех пролетов этой планеты в 2008-2009 годах. Источник.
Конечно, в NASA не теряют надежды связать стерео снимки южного полушария в глобальную топографическую карту. Кроме того, известно, что и земные радиолокаторы дотягиваются до Меркурия и способны тоже получать информацию о топографии его поверхности.
Топографические линии, полученные на основе снимков лимба Меркурия к 2012 году. Такой метод обладает большой погрешностью измерения высоты (до 0.7 км по вертикали). Источник.
В общем же, пока неполные топографические данные по Меркурию, говорят о том, что перепад высот на нем составляет не менее 9 км. Низменности в основном сосредоточенны в северном полярном регионе, а горы соответственно вблизи экватора.
Теперь перейдем к топографии внешних областей Солнечной Системы. Единственным крупным объектом, для которого пока тут удалось составить топографическую карту является крупнейший спутник Сатурна - Титан.
Она была опубликована совсем недавно в прошлом году и включает в себя анализ радарной альтиметрии аппарата Кассини за период с 2004 по 2011 годы. Из-за того, что альтиметрия Титана состоит из узких полосок, большая часть карты представляет собой лишь аппроксимацию. Точность ее не высока, для честности авторы приводят моделирование земной топографии, если предположить, что для Земли выполнено столько же топографических измерений, как для Титана сейчас.
Глобальная топографическая карта Титана. Источник.
Другой вариант этой карты можно увидеть здесь. Пока можно сказать, что перепад высот на Титане составляет не менее 2.2 к. Естественно это очень заниженные значения. К примеру, уже упоминавшее моделирование для Земли дает максимальный перепад высот в 11 км, вместо 20 км в действительности. Кроме того полученные данные говорят, что на Титане, как и на Меркурии низменности с метановыми водоемами в основном концентрируются в полярных регионах, а возвышенности на экваторе.
Для других ледяных спутников Солнечной Системы топография известна на порядки хуже. Для них никогда не выполнялась ни лазерная, ни радарная альтиметрия. Единственные попытки сводятся здесь к сведению многочисленных снимков их поверхности для составления трехмерных изображений. Часто, к примеру, используется измерение длины теней различных гор для лучшей калибровки. Можно привести отдельные примеры таких исследований:
Топография Тефии. Вал, окружающий кратер Одиссей (диаметр 400 км) имеет высоту около 2 км. Источник.
Глобальная топографическая карта Япета. Светлым обозначены возвышенности, темным низменности. Источник.
Для наглядного представления о перепаде высот на Япете есть исследования профилей его экваториального хребта по тем же методам. Его высота в отдельных точках достигает 20 км по сравнению с окружающей местностью:
Несколько профилей экваториального хребта на Япете. Источник.
Аналогичная топографическая карта составлена и для таинственного Энцелада, который знаменит своими гейзерами, расположенными в южной полярной области. Топографический анализ снимков показал, что область с гейзерами расположена ниже окружающей местности. Кроме того, этот анализ выявил, что в экваториальной области находиться несколько еще более крупных низменностей размерами в 90-175 км и глубиной до 1.5 км. Ученые предполагают, что эти покрытые кратерами низменности, связаны с древней активностью гейзеров в этих местах.
Топографическая карта Энцелада. Темные области это низменности, светлые соответственно возвышенности. Заглавными латинскими буквами обозначены крупные низменности. Источник.
Топографические профили Энцелада, обозначенные на карте выше. Источник.
В общем, тут очевидно, что дальнейшие исследования в этой области принесут еще много новых интересных открытий и загадок.
Кроме того можно упомянуть еще и про составление топографических карт крупных астероидов главного пояса. Их форма близка к шарообразной и характеризуется огромным перепадом высот, которому способствует как низкая гравитация, так и отсутствие эрозии в космосе.
Топографическая карта астероида Весты, составленная на основе анализа 17 тысяч снимков зонда Dawn. Источник. По той же ссылке можно посмотреть и первую топографическую карту, составленную для этого астероида космическим телескопом Хаббл.