Artigo Reconstruindo a historia do transporte de seixos

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Figura 1- Definição do campo de mares e a travessia da Curiosity (a) Gale cratera, com localização da elipse de aterragem da Curiosity. O circulo branco destaca o canal erosionado que alimenta a borda da cratera norte, que foi proposta ser a fonte do sedimento para conglomerados de Bradbury Rise. (b) O local de pouso (dentro da caixa vermelha) e a travessia da Curiosity para Sols (dias marcianos) 0-403 ( linha amarela) e Sols 403-817 ( linha tracejada preta). A ventoinha aluvial do Peace Vallis estende para baixo o mergulho e na elipse de pouso da Curiosity. A elipse de aterrissagem também contem depósitos de ventilador aluvial exumados que antecedem a Peace Vallis, e também definir uma bajada, que uma vez deposicionalmente preenchido a margem da cratera. A caixa vermelha mostra a area em C.(c) Vista ampliada do deslocamento da Curiosity para Sols 0-403, com as localizações das imagens estudadas neste papel(pontos vermelhos)

Resultados

Novas experiências e dados de campo. Buscamos relações quantitativas entre a forma do seixo e a perda de massa para partículas transportadas como carga de leito. Para comparação de dados marcianos e terrestres, os parâmetros de forma devem ser estimados a partir de dados de imagem bidimensionais e sensíveis à abrasão. Com base em trabalhos anteriores, selecionamos o seguinte: ração isoperimétrica (na circularidade), IR: convexidade, C: e a relação entre os eixos curto e longo (ração do eixo). B / a (Fig. 3). Embora a evolução qualitativa de formas de seixos sob abrasão colisional seja geral (Fig. 2a), as tendências quantitativas dependem das formas iniciais das partículas. Nas cabeceiras dos rios, as partículas iniciais são tipicamente fragmentos de rocha produzidos a partir de intemperismo. Recentemente descobriu-se que os fragmentos de rocha gerados a partir de uma variedade de processos - desde a meteorização lenta até a quebra suave até à explosão - apresentam características de forma semelhantes, como consequência de fratura frágil. Essa feliz convergência implica que as tendências de evolução da forma do seixo também podem ser quantitativamente similares.

Figura 2 - Tendências qualitativas da forma a partir da teoria e observação (a) A evolução da forma de uma única partícula colidindo constantemente com uma superfície plana é descrita pela equação de Firey v = ck, Onde v é a velocidade de abrasão na direção normal para dentro, c é uma Constante e k é a curvatura local. Isto é ilustrado num quadrângulo, b-d mostrar exemplo de seixos de cada sistema estudado, com parâmetros de forma comparáveis como indicado abaixo de cada imagem (IR: circularidade, C: convexidade, razão b / a: eixo, Fig. 3) (B) Esboço da experiência do tambor rotativo, amostras de calcário (a ~~ 15-35 mm) e valores médios dos parâmetros de forma após 0, 10,6 e 20,7% de perda de massa (c) Imagem aérea do ventilador Dog Canyon, (A ~~ 20-40mm) e valores médios dos parâmetros de forma em x = 0, x = 1,18 e x = 2,10 km. Os grãos foram recolhidos a partir do canal activo indicado pela linha azul. D) Alguns contornos de grãos marcianos (b ~ ~ 2-32 mm, ref. 2) e valores médios de parâmetros de forma em Sols 389, 27 e 356. Créditos da imagem: (c) Google Earth; (D) NASA / JPL-Caltech / MSSS.

Para examinar essas idéias, realizamos um novo conjunto de experimentos que simulavam a abrasão de uma maneira mais natural do que o nosso trabalho anterior. Foram colocados 80 fragmentos de calcário com um intervalo de tamanho de a = 15-35 mm num pequeno tambor rotativo (diâmetro 20 cm, velocidade de rotação 50 rpm) com uma pá, de modo que os grãos foram levantados e soltos causando colisões entre partículas (FIg 2b ). As pedras foram removidas do tambor após um certo número de rotações (Métodos), e suas formas e massa foram registradas (Fig. 3). A evolução da forma segue as mesmas tendências que os resultados de partículas únicas anteriores, mas as curvas são deslocadas no espaço devido à diferença nas formas de partículas iniciais. Nós comparamos dados de campo de um íngreme rio de montanha em Porto Rico para estas novas experiências, re-moldando mudanças de forma a jusante em função da perda de massa (Métodos). Observamos, em primeiro lugar, que as formas iniciais dos seixos vulcaniclásticos de Porto Rico são, dentro do erro, idênticas às partículas de calcário triturado utilizadas nas experiências (Fig. 3).

As tendências de evolução da forma também estão em razoável concordância com as experiências, dadas as grandes diferenças nas condições de transporte entre o tambor e o corpo natural (Fig. 3). Este acordo apoia a possibilidade de uma relação genérica e quantitativa entre a forma do seixo e a perda de massa para a abrasão por colisão. Para explorar as conseqüências desse achado em um ambiente deposicional mais comparável aos depósitos marcianos, coletamos dados de forma de seixos a jusante no furacão aluvial Dog Canyon no Novo México, EUA (Figura 2c). As partículas foram determinadas a partir de imagens enquanto a massa não foi medida, portanto os dados são comparáveis às medidas disponíveis em Marte. O perfil do ventilador do Dog Canyon é semelhante ao Peace Vallis – que pode ou não ser representativo dos depósitos de ventilador aluvial mais antigos – embora com menor comprimento. O ventilador superior é canalizado e mais íngreme (S ~~ 4%, comprimento ~~ 2 km), com cascalho que decresce de ~40 a 20 mm(semelhante a experiências). Canais desaparecem na transição areia-cascalho, para além do qual se encontra uma região de cascalho de areia mista com uma inclinação mais baixa (S ~ ~ 1%). Este último é indicativo de um ambiente que produziria conglomerados semelhantes aos vistos em Marte. As formas iniciais do seixo no ápice do ventilador são ligeiramente mais arredondadas do que os fragmentos; Isto é de esperar, uma vez que é provável que haja alguma abrasão dentro do canhão a montante (Fig. 3). A evolução da forma a jusante parece semelhante aos outros dados; Entretanto, não pode ser comparado diretamente desde que a perda de massa é desconhecida.

Foi demonstrado que a massa de seixos (M) diminui exponencialmente com a distância a jusante (x) em rios aluviais.

M=Moe ^-kx (1)

Onde k é um "coeficiente de diminuição" empiricamente determinado e Mo é a massa inicial. Esta diminuição é causada tanto por abrasão, e pelo tamanho da separação selectiva no qual as partículas com menos massa viaja mais distante a jusante. Ambos os processos contribuem, em proporções desconhecidas, para o valor observado para o coeficiente de diminuição, ou seja, k =