Самый большой спутник Сатурна , Титан, удивительно похож на Землю, когда дело доходит до ландшафтных образований, согласно новым моделям, созданным учеными-планетологами, пишет dailymail.co.uk.
Если смотреть из космоса, Луна, крупнее планеты Меркурий , имеет другие сходства с Землей — в том числе реки, озера и моря, наполненные падающим дождем — хотя на Титане дождь — это жидкий метан, падающий через азотные ветры.
Эти материалы производят углеводородные песчаные дюны, которые сильно отличаются от силикатных осадочных структур в других местах Солнечной системы , по словам группы ученых-планетологов из Стэнфордского университета в Калифорнии.
Ученые объяснили, что формирование песчаных дюн вблизи рек, озер и океанов, наполненных жидким метаном, было загадочным и трудно поддающимся определению.
Они создали серию компьютерных моделей, которые показали, что земной сезонный цикл в атмосфере управляет движением зерен по поверхности Луны, позволяет сгусткам углеводородов собираться вместе и образовывать дюны и равнины.
Титан рассматривается многими учеными как главный кандидат для будущей колонизации людьми из-за его относительной обитаемости, включая сезонный цикл и погодную систему.
Матье Лапотр, геолог и ведущий автор исследования, объяснил, что их прорыв состоял в определении процесса, который позволил бы веществам на основе углеводородов образовывать песчинки или коренные породы в зависимости от того, как часто дуют ветры и текут ручьи.
Это позволило им понять, как могли образоваться отдельные дюны, равнины и лабиринты Титана.
Титан — единственное тело в нашей Солнечной системе после Земли, у которого есть земной сезонный цикл транспортировки жидкости, и новая модель показывает, как этот сезонный цикл управляет движением зерен по поверхности Луны.
«Наша модель добавляет объединяющую основу, которая позволяет нам понять, как все эти осадочные среды работают вместе», — сказал Лапотр, доцент геологических наук Стэнфордской школы наук о Земле, энергетике и окружающей среде.
«Если мы поймем, как различные части головоломки сочетаются друг с другом и их механику, тогда мы сможем начать использовать формы рельефа, оставленные этими осадочными процессами, чтобы сказать что-то о климате или геологической истории Титана — и о том, как они могут повлиять на перспективу. на всю жизнь на Титане».
Чтобы построить модель, которая могла бы имитировать формирование различных ландшафтов Титана, Лапотру и его коллегам сначала пришлось разгадать одну из самых больших загадок об отложениях на планетарном теле — хрупкость органических соединений.
Считается, что органические соединения гораздо более хрупкие, чем неорганические силикаты, обнаруженные на Земле и Венере, и превращаются в пыль, а не изнашиваются.
На Земле силикатные породы и минералы на поверхности со временем размываются, превращаясь в зерна отложений, перемещаясь под действием ветра и ручьев и откладываясь в слоях отложений, которые в конечном итоге снова превращаются в камни.
Эти породы затем продолжают процесс эрозии, и материалы перерабатываются через слои Земли в течение геологического времени.
Исследователи считают, что на Титане аналогичные процессы сформировали дюны, равнины и лабиринты, видимые из космоса.
В отличие от планет земной группы, Земли, Марса и Венеры, где преобладают силикатные породы, дающие осадок, на Титане он происходит из твердых органических соединений.
Ученые до сих пор не смогли продемонстрировать, как эти соединения превращаются в зерна отложений, которые могут переноситься по лунным ландшафтам и в течение геологического времени.
«По мере того, как ветер переносит зерна, они сталкиваются друг с другом и с поверхностью», — объяснил Лапотр.
«Эти столкновения имеют тенденцию уменьшать размер зерна с течением времени. Чего нам не хватало, так это механизма роста, который мог бы уравновесить это и позволить песчинкам сохранять стабильный размер во времени», — сказал он.
Они нашли решение, изучив особый тип отложений, найденных в мелководных тропических морях на Земле, известных как ооиды, они представляют собой маленькие сферические зерна.
Ооиды образуются, когда карбонат кальция вытягивается из водной толщи и прикрепляется слоями вокруг зерна, такого как кварц.
Что делает ооиды уникальными, так это их образование в результате химического осаждения, которое позволяет ооидам расти, в то время как одновременный процесс эрозии замедляет рост, поскольку зерна разбиваются друг о друга волнами и штормами.
Эти два конкурирующих механизма уравновешивают друг друга с течением времени, чтобы сформировать постоянный размер зерен — процесс, который, как предполагают исследователи, может происходить и на Титане.
«Мы смогли решить парадокс, почему на Титане так долго могли существовать песчаные дюны, несмотря на то, что материалы очень слабые, — сказал Лапотр.
«Мы предположили, что спекание, при котором соседние зерна сливаются в одно целое, может уравновесить истирание, когда зерна переносятся ветром».
Вооружившись гипотезой образования отложений, Лапотр и соавторы исследования использовали существующие данные о климате Титана и направлении переноса отложений ветром, чтобы объяснить его отдельные параллельные полосы геологических образований.
Это дюны у экватора, равнины в средних широтах и лабиринты у полюсов.
Моделирование атмосферы и данные миссии «Кассини» показывают, что ветры распространены вблизи экватора, что подтверждает идею о том, что там могут образовываться менее спекающиеся и, следовательно, мелкие песчинки — критический компонент дюн.
Авторы исследования предсказывают затишье в переносе наносов в средних широтах по обе стороны от экватора, где спекание может преобладать и создавать более крупные зерна, в конечном итоге превращаясь в коренную породу, из которой состоят равнины Титана.
Песчинки также необходимы для формирования лунных лабиринтных ландшафтов вблизи полюсов.
Исследователи считают, что эти отчетливые утесы могут быть похожи на карсты в известняке на Земле, но на Титане они представляют собой обрушившиеся образования, состоящие из растворенных органических песчаников.
Речной сток и ливни гораздо чаще случаются вблизи полюсов, поэтому наносы с большей вероятностью переносятся реками, чем ветром.
Подобный процесс спекания и истирания во время речного транспорта мог обеспечить местный запас крупных зерен песка - источника песчаников, которые, как считается, составляют лабиринтные ландшафты.
«Мы показываем, что на Титане — точно так же, как на Земле и на Марсе — у нас есть активный цикл осадконакопления, который может объяснить широтное распределение ландшафтов посредством эпизодической абразии и спекания, обусловленных сезонами Титана», — сказал Лапотр. .
«Очень увлекательно думать о том, что этот альтернативный мир так далеко существует, где вещи такие разные, но такие похожие».
Результаты были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.