Берега озер Титана, похоже, были сформированы волнами

На поверхности Титана, крупнейшего спутника Сатурна, раскинулись обширные озера жидких углеводородов, состоящие преимущественно из метана и этана. Согласно новому исследованию, характерные береговые линии этих озер были сформированы под воздействием волн, что свидетельствует о наличии активных гидрологических процессов на этом загадочном небесном теле.

Берега озер Титана, похоже, были сформированы волнами 1
Озера Титана с ярко выраженной береговой линией в представлении художника / © NASA/JPL-Caltech

Это открытие может оказать влияние на готовящуюся миссию NASA Dragonfly по изучению сатурнианского спутника, запуск которой намечен на июль 2028 года.

Титан — единственный известный спутник, обладающий плотной атмосферой, более схожей с земной, чем разреженная атмосфера Марса или «кислотный ад» Венеры. Высокое атмосферное давление на Титане обеспечивает существование озер и морей из молекул, которые остаются жидкими при температурах ниже точки замерзания воды. Эти «водоемы» питаются реками, которые, в свою очередь, пополняются углеводородными дождями, идущими время от времени на возвышенностях.

Эти особенности Титана вызвали большой интерес во время миссии NASA/ESA «Кассини-Гюйгенс», но после он ненадолго угас, пока NASA не приступило к подготовке миссии Dragonfly, главное целью которой будет изучение Титана. Планетологи пытаются понять, чего стоит ожидать на поверхности далекого мира, чтобы в случае необходимости скорректировать планы миссии.

Берега озер Титана, похоже, были сформированы волнами 2
Изображение северного полушария Титана в ближнем инфракрасном диапазоне, показывающее его моря и озера. Оранжевые области возле некоторых из них могут быть отложениями органических эвапоритов, оставленными отступающими жидкими углеводородами / © NASA/JPL-Caltech

Тейлор Перрон, профессор Массачусетского технологического института, попытался ответить на вопрос о том, бывают ли на озерах Титана большие волны, потому что этот параметр имеет важное значение для будущей миссии. Предыдущие исследования давали противоречивые результаты.

Перрон и его коллеги изучили, как волны размывают границы больших озер на Земле, и сравнили это с изображениями берегов крупнейших озер Титана, полученными зондом «Кассини».

«Если береговые линии морей [и крупных озер] Титана подверглись эрозии, наиболее вероятной причиной являются волны», — утверждают исследователи.

Ветры Титана

Подтверждение существования больших волн на озерах Титана имеет далеко идущие последствия. Можно предположить, что волны на озерах могут быть вызваны падением метеоритов, но такие события на Титане еще более редки, чем на Земле. Частые волны, способные размывать берега, могут свидетельствовать о сильных ветрах.

Если результаты исследования Перрона и его коллег будут подтверждены, это позволит улучшить модели атмосферы Титана и динамики его озер и морей. Возможно, мы сможем определить, какой размер озера на Титане необходим для развития волн, размывающих берега, и существуют ли широты с более сильными ветрами и волнами, как на Земле.

Берега озер Титана, похоже, были сформированы волнами 3
«Целующиеся озера» Титана. Официальное название — «Озеро Абая» (лат. Abaya Lacus) / © NASA/JPL-Caltech

Сначала исследователи попытались выяснить, подвергались ли берега эрозии вообще, смоделировав их эволюцию из затопленных речных долин. Затем они определили, соответствует ли эрозия больше волновому воздействию или другим процессам, используя данные о земных озерах в качестве эталона сравнения.

Чтобы смоделировать эрозию, вызванную волнами, авторам исследования нужно было знать высоту волн, которая определяется несколькими факторами, в том числе силой и направлением ветра, а также расстоянием, на котором ветер дует по открытой водной поверхности, что называется «разгоном волны» (англ. fetch). Чем больше разгон, тем выше могут быть волны.

Исследователи использовали параметр разгона волны для определения высоты волн, руководствуясь тем фактом, что ветер на большом расстоянии от берега может беспрепятственно дуть над водной поверхностью, создавая более высокие волны.

«Волновая эрозия обусловлена ​​высотой и углом падения волны, — объясняет Роуз Палермо, соавтор исследования. — Мы использовали разгон волны для примерно определения ее высоты, потому что чем больше разгон, тем длиннее расстояние, на котором ветер может дуть и волны могут нарастать».

Берега озер Титана, похоже, были сформированы волнами 4
Северные полярные моря и озера Титана в ближнем инфракрасном диапазоне от зонда «Кассини» / © NASA/JPL-Caltech

Таким образом, зная разгон, можно приближенно рассчитать высоту волн, которая и будет определять интенсивность волновой эрозии берегов вместе с углом падения волн. Затем береговые линии вокруг четырех крупнейших озер Титана, сравнимых по размеру с Великими озерами Северной Америки, были сопоставлены с полученными моделями.

«Мы обнаружили, что если береговые линии подверглись эрозии, то их формы больше соответствуют эрозии волнами, чем равномерной эрозии или ее отсутствию», — заявил Перрон.

Теперь предстоит рассчитать силу и направление ветров, необходимых для создания такой эрозии.

Мы занимаемся космическими исследованиями, движимые врожденной человеческой любознательностью. Однако порой эти исследования приводят к неожиданным открытиям, которые находят практическое применение на Земле. Палермо считает, что, изучая процессы естественной эрозии береговой линии на других небесных телах в условиях отсутствия антропогенного воздействия, мы сможем лучше понять эти механизмы. Полученные знания помогут нам более эффективно защищать береговые линии на Земле от разрушительного воздействия волн и течений.

Берега озер Титана, похоже, были сформированы волнами 5

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *