Dodano: 20 czerwca 2024r.

Fale na jeziorach i morzach Tytana

Tytan, największy księżyc Saturna, jest jedynym poza Ziemią ciałem w Układzie Słonecznym, na którym znajdują się rzeki i jeziora. Jednak w przeciwieństwie do naszej planety, ciecz na Tytanie to nie woda – składa się z węglowodorów, w tym z metanu i etanu. W nowych badaniach naukowcy ustalili, że linia brzegowa metanowych mórz i jezior wykazuje oznaki erozji spowodowanej przez potężne fale.

Fale na jeziorach i morzach Tytana

 

Tytan jest największym księżycem Saturna i drugim pod względem wielkości księżycem w Układzie Słonecznym – ustępuje jedynie Ganimedesowi. Jest też jednym z najbardziej intrygujących i podobnych na Ziemi obiektów Układu Słonecznego. Jest większy od Merkurego i niemal tak duży jak Mars. Jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym z gęstą atmosferą, która jest cztery razy gęstsza niż ziemska i składa się głównie z azotu oraz organicznych cząsteczek opartych na węglu, w tym metanu i etanu.

Tytan jest także jedynym ciałem planetarnym poza Ziemią, o którym wiemy, że na jego powierzchni istnieją rzeki, jeziora i morza. Jednak w przeciwieństwie do Ziemi, ciecz na Tytanie to nie woda. Składa się z węglowodorów, w tym z metanu i etanu, które na naszej planecie są przede wszystkim w postaci gazowej, ale w mroźnym klimacie Tytana zachowują się jak ciecz. Księżyc ten jest dziesięciokrotnie dalej od Słońca niż Ziemia. Na jego powierzchni temperatury oscylują w okolicach minus 180 stopni Celsjusza.

Istnienie dużych mórz i mniejszych jezior na Tytanie zostało potwierdzone w 2007 roku za pomocą zdjęć wykonanych przez sondę Cassini. Od tego czasu naukowcy wnikliwie analizowali fotografie w poszukiwaniu wskazówek dotyczących zagadkowego środowiska tego księżyca. W nowych analizach naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) zbadali linie brzegowe Tytana i ustalili za pomocą symulacji, że wykazują one oznaki erozji spowodowanej przez potężne fale.

Opis oraz rezultaty badań ukazały się na łamach pisma „Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.adn4192)

Fale ciekłego metanu i etanu

Powierzchnia Tytana pozostawała ukryta przed naszym wzrokiem przez gęstą atmosferę, aż do misji sondy Cassini. Dopiero fotografie wykonane przez sondę i dane z próbnika Huygens pozwoliły na opisanie powierzchni tego księżyca, w tym jego mórz i jezior. Od tamtej pory naukowcy zastanawiali się, jak wygląda krajobraz Tytana? Czy po jego morzach szaleją sztormy? Czy może są one nieruchome, spokojne, gładkie jak lustro?

NASA przygotowuje się do misji Dragonfly, która ma szczegółowo zbadać Tytana. Start pierwotnie planowany na 2026 roku został niedawno przeniesiony na 2028 r. Naukowcy planujący misję chcą wiedzieć, czego mogą się spodziewać na powierzchni Tytana i ewentualnie dostosować do tego plany misji.

Profesor Taylor Perron z MIT starał się odpowiedzieć na pytanie, czy na jeziorach i morzach Tytana powstają fale, co miałoby wiele ważnych implikacji dla misji. Poprzednie badania przyniosły sprzeczne odpowiedzi. W swoich pracach Perron z zespołem najpierw przyjrzeli się sposobowi, w jaki fale erodują linie brzegową dużych jezior na Ziemi. Porównali to z obrazami zarysów największych jezior Tytana przesłanymi przez Cassini, aby określić, jaka forma erozji mogła wytworzyć linie brzegowe widoczne na zdjęciach.

Badacze analizowali trzy scenariusze. Jeden, w którym nie ma erozji przybrzeżnej, drugi, w którym erozja jest napędzana przez fale i trzeci, w którym erozja jest procesem równomiernym, w którym materiał przybrzeżny stopniowo rozpuszcza się lub opada pod własnym ciężarem. Naukowcy symulowali, jak różne kształty linii brzegowej będą ewoluować w każdym z trzech scenariuszy. Modelowanie pokazało, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem, tego, co można zobaczyć na fotografiach z sondy Cassini, są fale.

- Możemy powiedzieć, na podstawie naszych wyników, że jeśli linie brzegowe mórz Tytana uległy erozji, fale są najbardziej prawdopodobnym winowajcą — mówi Perron. - Gdybyśmy mogli stanąć na skraju jednego z mórz Tytana, moglibyśmy zobaczyć fale ciekłego metanu i etanu uderzające o brzeg i rozbijające się o wybrzeża podczas sztormów. I byłyby one w stanie erodować materiał, z którego zbudowane jest wybrzeże – dodaje.

Klimat Tytana

Wiedza na temat tego, czy na morzach i jeziorach Tytana występują fale, może dać naukowcom informacje o klimacie panującym na księżycu - chociażby o tym, jaka jest siła wiatrów, które wywołują fale. Informacje o falach mogą również pomóc naukowcom przewidzieć, jak kształt mórz i jezior Tytana mógł ewoluować w czasie.

W ich symulacjach trzy scenariusze wytworzyły bardzo różne linie brzegowe. Te, które najbardziej przypominały prawdziwego Tytana, to te, w których fale rozbijały się lub uderzały o brzegi. A te z jednolitą erozją przypominały jeziora na Ziemi erodowane w ten sam sposób, na przykład rozpuszczając wapień.

Naukowcy pracują nad ustaleniem, jak silne muszą być wiatry na Tytanie, aby wywołać fale, które mogłyby erodować wybrzeża. Mają również nadzieję, że na podstawie kształtu linii brzegowych Tytana uda im się rozszyfrować, z których kierunków głównie wieje wiatr.

Naukowcy podkreślają, że ich wyniki nie są ostateczne i do potwierdzenia, czy na Tytanie występują fale, konieczne będą bezpośrednie obserwacje.

 

Źródło: Massachusetts Institute of Technology, fot. Pablo Carlos Budassi, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons