Озера рідкого метану та етану на Титані мають берегові лінії, які, схоже, були сформовані хвилями на цих вуглеводневих озерах, свідчать нові дані, що потенційно можуть вирішити стару суперечку. Це також може вплинути на майбутню місію до гігантського супутника Сатурна.
Коли справа доходить до пошуку світу, який ми можемо вивчати на предмет його схожості з ранньою Землею, найкраще, що може запропонувати Сонячна система, – це не інша планета, а місяць. Титан – єдиний з відомих нам супутників зі значною атмосферою, яка більше схожа на земну, ніж розпливчасті нікчеми Марса чи кипляче кислотне пекло Венери. Цей атмосферний тиск дозволяє озерам і морям з молекул, які є рідиною набагато нижче точки замерзання води, живитися річками з вуглеводневих дощів, що випадають на більш високих ділянках суші.
Всі ці особливості викликали великий ажіотаж під час місій “Вояджера”, але інтерес до них згас, за винятком моменту приземлення зонда “Гюйгенс”, коли в центрі уваги опинилися менші за розміром супутники. Зараз, коли НАСА готується до місії Dragonfly для дослідження Титану, увага повертається назад, і планетологи хочуть знати, чого очікувати, щоб скоригувати плани Dragonfly.
В рамках цього процесу професор Массачусетського технологічного інституту Тейлор Перрон намагається відповісти на питання, чи виникають великі хвилі на озерах Титану, що може мати багато важливих наслідків. Попередні дослідження дали суперечливі відповіді.
Перрон і його колеги дослідили, як хвилі розмивають межі великих озер на Землі, і порівняли це зі знімками обрисів найбільших озер Титану, надісланими “Кассіні”. Вони визнають, що їхні результати не є остаточними – зрештою, Кассіні пролітав повз Титан, перебуваючи на орбіті Сатурна, тому роздільна здатність його зображень була не такою гарною, як хотілося б.
“На основі наших результатів ми можемо сказати, що якщо берегові лінії морів Титану розмиті, то найімовірнішим винуватцем цього є хвилі”, – сказав Перрон у своїй заяві. “Якби ми могли стояти на краю одного з морів Титану, ми могли б побачити хвилі рідкого метану та етану, що б’ються об берег і розбиваються об узбережжя під час штормів. І вони були б здатні розмивати матеріал, з якого зроблене узбережжя”.
Встановлення існування хвиль має наслідки далеко за межами берегової лінії. Випадковий метеорит може викликати хвилі при падінні в озеро, але такі події на Титані відбуваються ще рідше, ніж на Землі. Хвилі, достатньо часті, щоб розмити берегову лінію, були б ознакою сильних вітрів.
Перший автор статті, в якій повідомляється про результати дослідження, Роуз Палермо (Rose Palermo), зазначила, що для того, щоб з’ясувати, чи виникають хвилі, дослідники вивчали знімки самих озер, зроблені “Кассіні”, намагаючись оцінити, чи є вони нерухомими, чи мінливими.
“Деякі люди, які намагалися знайти докази наявності хвиль, не побачили їх і сказали: “Ці моря дзеркально гладкі”, – сказала Палермо. “Інші казали, що бачили якусь шорсткість на поверхні рідини, але не були впевнені, що її спричинили хвилі”.
Окрім складності розпізнавання цих зображень, ми знаємо, що найбільші озера Землі можуть переходити від спокою до шторму так швидко, що здаються зачарованими. Відсутність хвиль у будь-який момент часу навряд чи можна вважати остаточною.
Якщо робота Палермо, Перрона та співавторів підтвердиться, це дозволить нам вдосконалити моделі як атмосфери Титану, так і того, як рухаються озера та моря. В ідеалі, ми могли б визначити, наскільки великим має бути озеро на Титані, щоб розвинути хвилі, які розмивають берег, і чи є вітри і хвилі сильнішими на певних широтах, як на Землі.
Спочатку команда намагалася визначити, чи були береги взагалі еродовані, моделюючи їх еволюцію із затоплених річкових долин. Наступне питання полягало в тому, чи схожа ерозія на ту, що була б створена хвилями або іншими процесами, використовуючи те, що ми знаємо про земні озера, як точку порівняння.
Порівняння найбільшого “моря” Титану, як його бачить “Кассіні”, з озером Верхнє в тому ж масштабі.
Щоб змоделювати ерозію, спричинену хвилями, авторам потрібно було знати висоту хвиль, яку вони змоделювали, використовуючи так званий “фетч” – відстань, на яку вітер може безперешкодно проноситися над водою або іншою рідиною.
“Хвильова ерозія залежить від висоти і кута нахилу хвилі, – пояснює Палермо. “Ми використовували фетч, щоб приблизно визначити висоту хвилі, тому що чим більший фетч, тим більша відстань, на яку може дмухати вітер і рости хвиля”.
Потім області навколо чотирьох найбільших рідких тіл Титану, які за розміром можна порівняти з Великими озерами Північної Америки, були порівняні з цими моделями.
“Ми виявили, що якщо берегові лінії розмиті, то їхня форма більше відповідає ерозії хвилями, ніж рівномірній ерозії або відсутності ерозії взагалі”, – сказав Перрон.
“У нас були однакові початкові берегові лінії, і ми побачили, що кінцева форма берегів дуже відрізняється від хвильової ерозії”, – додав Перрон. “Вони всі виглядають як літаючий спагетті-монстр через затоплені річкові долини, але ці два типи ерозії призводять до дуже різних кінцевих точок”.
Тепер завдання полягає в тому, щоб розрахувати силу і напрямок вітрів, необхідних для створення такої ерозії.
Ми займаємося космічними дослідженнями, тому що допитливість є природною для людини, але іноді вона може принести неочікувану користь і вдома. Досліджуючи, як відбувається ерозія за відсутності людей, Палермо вважає, що ми можемо навчитися краще захищати земні береги від руйнування.
