Oamenii de știință modelează formarea peisajului pe Titan, dezvăluind o lume extraterestră asemănătoare Pământului

Imagine color adevărată a straturilor de ceață din atmosfera lui Titan. Credit: NASA

Luna lui Saturn, Titan, seamănă foarte mult cu Pământul din spațiu, cu râuri, lacuri și mări pline de ploaie căzând într-o atmosferă groasă. Deși aceste peisaje pot părea familiare, ele sunt alcătuite din materiale care sunt inconfundabil diferite – fluxuri de metan lichid strică suprafața înghețată a Titanului, iar vânturile de azot formează dune de nisip hidrocarburi.

Prezența acestor materiale – ale căror proprietăți mecanice sunt foarte diferite de cele ale substanțelor pe bază de silicați care alcătuiesc alte corpuri sedimentare cunoscute din sistemul nostru solar – face ca formarea peisajului Titanului să fie uluitoare. Prin identificarea unui proces care ar permite substanțelor pe bază de hidrocarburi să formeze granule de nisip sau rocă de bază, pe baza frecvenței cu care vânturile bat și curg fluxurile, geologul de la Universitatea Stanford Mathieu Lappelle și colegii săi au arătat cum ar putea fi dunele, câmpiile și labirinturile distincte ale Titanului. format.

Titan, care este o țintă pentru explorarea spațiului datorită posibilității sale de locuit, este singurul alt corp din sistemul nostru solar despre care se știe că are un ciclu de transport de lichide sezonier asemănător Pământului astăzi. Noul model, lansat în Scrisori de cercetare geofizică 25 aprilie arată cum acest ciclu sezonier determină mișcarea boabelor pe suprafața lunii.

„Modelul nostru adaugă un cadru unificator care ne permite să înțelegem modul în care toate aceste medii sedimentare funcționează împreună”, a spus Lposte, profesor asistent de științe geologice la Școala de Științe Pământului, Energiei și Mediului din Stanford. „Dacă înțelegem cum se potrivesc diferitele piese ale puzzle-ului și mecanismele lor, atunci putem începe să folosim formele de relief lăsate de aceste procese sedimentare pentru a spune ceva despre clima sau istoria geologică a Titanului – și cum ar putea avea un impact asupra perspectivei. pentru viața pe Titan.”

Un mecanism lipsă

Pentru a construi un model capabil să simuleze formarea peisajelor distincte ale lui Titan, Lappelle și colegii săi au trebuit mai întâi să rezolve unul dintre cele mai mari mistere cu privire la sedimentele de pe corpul planetar: cum compușii organici de bază, pe care i-am crezut că sunt mult mai fragili. decât boabele de silicat anorganic de pe Pământ – se sparg în boabe care formează structuri distincte, mai degrabă decât pur și simplu să se uzeze și să zboare sub formă de praf?

Pe Pământ, rocile și mineralele silicate de la suprafață se erodează în granule de sedimente de-a lungul timpului, mișcându-se prin vânturi și fluxuri pentru a se așeza în straturi de sedimente care în cele din urmă devin din nou roci prin presiune, apă subterană și uneori căldură. Aceste roci continuă apoi prin procesul de eroziune și materialele sunt reciclate prin straturile Pământului de-a lungul timpului geologic.

Pe Titan, cercetătorii cred că procese similare au format dunele, câmpiile și labirinturile văzute din spațiu. Dar, spre deosebire de Pământ, Marte și Venus, unde rocile derivate din silicați sunt materialul geologic dominant din care sunt derivate sedimentele, se crede că sedimentele lui Titan sunt compuse din compuși organici solizi. Oamenii de știință nu au reușit să demonstreze cum acești compuși organici se pot transforma în granule de sedimente care pot fi transportate prin peisajele Lunii și în timpul geologic.

„Pe măsură ce vânturile transportă boabele, boabele se ciocnesc între ele și cu suprafața. Aceste ciocniri tind să scadă dimensiunea boabelor în timp. Ceea ce ne lipsea era mecanismul de creștere care ar putea contrabalansa acest lucru și să permită boabelor de nisip. pentru a menține o dimensiune stabilă în timp”, a spus Lposte.

Un analog extraterestru

Echipa de cercetare a găsit un răspuns examinând sedimentele de pe Pământ numite ooide, care sunt boabe mici sferice care se găsesc cel mai frecvent în mările tropicale puțin adânci, cum ar fi în jurul Bahamas. Ooizii se formează atunci când carbonatul de calciu este scos din coloana de apă și se așează în straturi în jurul unui bob, cum ar fi cuarțul.

Ceea ce face ooizii unici este formarea lor prin precipitații chimice, care le permite ooidelor să crească, în timp ce procesul concomitent de eroziune încetinește creșterea, deoarece boabele sunt zdrobite împreună de valuri și roci. Aceste două mecanisme concurente se echilibrează reciproc în timp pentru a forma o mărime constantă a granulelor – un proces despre care cercetătorii cred că ar putea avea loc și pe Titan.

„Am reușit să rezolvăm paradoxul de ce ar fi putut exista dune de nisip pe Titan atât de mult timp, chiar dacă materialele sunt foarte slabe”, a spus Laposte. „Am emis ipoteza că sinterizarea – care implică fuzionarea boabelor învecinate într-o singură bucată – ar putea contracara abraziunea pe măsură ce vânturile transportă boabele.”

Peisaje lumii

Înarmați cu o ipoteză a formării sedimentelor, Laposte și coautorii studiului au folosit datele existente despre clima lui Titan și direcția transportului vântului al sedimentelor pentru a explica benzile sale paralele distincte de formațiuni geologice: dune în apropierea ecuatorului, câmpii la latitudini medii și labirintice. terenuri în apropierea polilor.

Modelarea atmosferică și datele din misiunea Cassini dezvăluie că vânturile sunt frecvente în apropierea ecuatorului, susținând ideea că acolo s-ar putea crea mai puțină sinterizare și, prin urmare, granule fine de nisip, o componentă esențială a dunelor. Autorii studiului prezic o pauză în transportul sedimentelor la latitudinea mijlocie de-a lungul ecuatorului, unde sinterizarea ar putea domina și poate crea boabe din ce în ce mai grosiere, devenind în cele din urmă roca de bază care constituie Câmpiile Titanului.

Granulele de nisip sunt, de asemenea, necesare pentru formarea terenului labirintic al lunii în apropierea polilor. Cercetătorii cred că acești bolovani distincti ar putea arăta ca niște carsturi din calcar de pe Pământ, dar pe Titan ar fi elemente prăbușite din gresie organică dizolvată. Debitul râului și furtunile au loc mult mai frecvent în apropierea polilor, ceea ce face ca sedimentele să fie mai susceptibile de a fi transportate de râuri decât de vânturi. Un proces similar de sinterizare și abraziune în timpul transportului fluvial ar putea oferi o aprovizionare locală cu granule grosiere de nisip – sursa gresiilor despre care se crede că alcătuiesc Terenurile Labirintice.

„Arătăm că pe Titan, la fel ca pe Pământ și cum a fost cazul pe Marte, avem un ciclu sedimentar activ care poate explica distribuția latitudinală a peisajelor prin abraziunea episodică și sinterizarea determinate de anotimpurile lui Titan”, a spus Laposte. . „Este destul de fascinant să te gândești la modul în care există această lume alternativă atât de departe acolo, unde lucrurile sunt atât de diferite, dar atât de asemănătoare.”


O nouă explicație pentru motivul pentru care Luna lui Jupiter are dune splendide


Mai multe informatii:
Mathieu GA Laposte și colab., The Role of Seasonal Sediment Transport and Sintering in Shaping Titan’s Landscapes: A Hypothesis, Scrisori de cercetare geofizică (2022). DOI: 10.1029/2021GL097605

Furnizat de Universitatea Stanford

Citat: Oamenii de știință modelează formarea peisajului pe Titan, dezvăluind o lume extraterestră asemănătoare Pământului (2022, 25 aprilie) Preluat la 25 aprilie 2022 de la https://phys.org/news/2022-04-scientists-landscape-formation -titan-revealing. html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării loiale în scopuri de studiu sau cercetare privată, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar cu titlu informativ.

Leave a Comment