Viskoelastická deformace planetárních těles

Abstract

Loading a planet's surface causes it to deform. The evolution of this deformation is influenced by the internal structure of the planet. In this thesis we use a one-dimensional numerical model of Maxwell viscoelastic deformation of a spherical shell to test the effect of a few selected parameters of lithosphere and mantle on the specific case of loading of the Martian surface by the North Polar cap. The ice sheet is less than 10 million years old and the measured surface deformation under it is about 100 m. We chose elastic lithosphere thickness and viscous profile of the lithosphere and mantle as the model parameters to be tested, the other parameters according to the results of InSight mission. We made the viscosity profile either piecewise constant or defined by an Arrhenius formula. The magnitude of deformation is mostly influenced by the elastic lithosphere thickness. To realize the deformation observed on Mars, our models with piecewise constant viscosity require the lithospheric thickness to be Te = 200 − 300 km, Arrhenius formula based models require Te ≥ 300 km.

Zatížením povrchu planety dochází k jeho deformaci. Časový průběh této deformace je ovlivněný vnitřní strukturou planety. V této práci jsme pomocí jednorozměrného nu- merického modelu maxwellovské viskoelastické deformace kulové slupky otestovali vliv několika vybraných parametrů litosféry a pláště na konkrétním případu zatížení povrchu Marsu ledovou čepičkou na severním pólu. Ledová vrstva není starší než 10 milionů let a změřený průhyb povrchu pod ní je asi 100 m. Jako testované parametry modelu jsme vybrali tloušťku elastické litosféry a viskozní profil litosféry a pláště, ostatní parame- try podle výsledků mise InSight. Viskozní profil jsme volili buď po částech konstantní, nebo definovaný Arrheniovským vztahem. Veliký vliv na velikost průhybu povrchu má tloušťka elastické litosféry. K realizaci deformace pozorované na Marsu naše modely s po částech konstantní viskozitou vyžadují tloušťku litosféry Te = 200 − 300 km, modely s Arrheniovským profilem vyžadují Te ≥ 300 km.