Satürn’ün Uydusu Titan’daki Peyzaj Oluşumu Modelleri Dünyaya Benzer Bir Uzaylı Dünyasını Ortaya Çıkardı

Yeni bir hipotez, mevsimlerin yönlendirdiği küresel bir tortul döngünün, dünya üzerindeki peyzajların oluşumunu açıklayabileceğini ortaya koyuyor. SatürnAy Titan. Araştırma, uzaylı dünyasının önceden düşünülenden daha fazla Dünya benzeri olabileceğini gösteriyor.

Satürn’ün uydusu Titan, nehirleri, gölleri ve kalın bir atmosferden akan yağmurla dolu denizleri ile uzaydan Dünya’ya çok benziyor. Bu manzaralar tanıdık gibi görünse de, şüphesiz farklı malzemelerden yapılmışlardır – sıvı metan akıntıları Titan’ın donmuş yüzeyini çizerken, nitrojen rüzgarları hidrokarbon kum tepeleri üretir.

Mekanik özellikleri, güneş sistemimizde bilinen diğer tortul cisimleri oluşturan silikat bazlı maddelerden çok farklı olan bu malzemelerin varlığı, Titan’ın peyzaj oluşumunu esrarengiz kılıyor. Stanford Üniversitesi’nden jeolog Mathieu Lapôtre ve meslektaşları, hidrokarbon bazlı maddelerin, rüzgarların ne sıklıkla estiğine ve akarsuların ne sıklıkta aktığına bağlı olarak kum taneleri veya ana kaya oluşturmasına izin verecek bir süreç belirleyerek, Titan’ın farklı kum tepeleri, ovaları ve labirent arazilerinin nasıl olabileceğini gösterdi. oluşturulan.

Potansiyel yaşanabilirliği nedeniyle uzay araştırmalarının hedefi olan Titan, güneş sistemimizde bugün Dünya benzeri, mevsimlik sıvı taşıma döngüsüne sahip olduğu bilinen diğer tek cisimdir. Dergide kısa süre önce yayınlanan yeni model Jeofizik Araştırma Mektuplarımevsimsel döngünün tahılların ay yüzeyindeki hareketini nasıl yönlendirdiğini gösteriyor.

Bu birleşik görüntü, NASA’nın Cassini uzay aracından 13 Kasım 2015’te görevin “T-114” uçuşu sırasında elde edilen Satürn’ün uydusu Titan’ın kızılötesi görüntüsünü göstermektedir. Uzay aracının görsel ve kızılötesi haritalama spektrometresi (VIMS) cihazı, bu gözlemleri yaptı. 1.3 mikronda ortalanmış dalga boylarını temsil eder, yeşil 2.0 mikronu temsil eder ve kırmızı 5.0 mikronu temsil eder. Görünür dalga boylarında (0,5 mikron civarında ortalanmış) bir görüntü yalnızca Titan’ın puslu atmosferini gösterecektir. Bu görüntüdeki yakın-kızılötesi dalga boyları, Cassini’nin vizyonunun sisin içine girmesine ve ayın yüzeyini ortaya çıkarmasına izin veriyor. Kredi bilgileri: NASA

Stanford’un Dünya, Enerji ve Çevre Bilimleri Okulu’nda (Stanford Earth) jeoloji bilimleri yardımcı doçenti olan Lapôtre, “Modelimiz, tüm bu tortul ortamların birlikte nasıl çalıştığını anlamamızı sağlayan birleştirici bir çerçeve ekliyor” dedi. “Yapbozun farklı parçalarının nasıl birbirine uyduğunu ve mekaniğini anlarsak, o zaman bu tortul süreçlerin geride bıraktığı yer şekillerini, Titan’ın iklimi veya jeolojik tarihi hakkında bir şeyler söylemek için kullanmaya başlayabiliriz – ve bunların geleceği nasıl etkileyebilecekleri hakkında bir şeyler söylemeye başlayabiliriz. Titan’da yaşam için.”

Eksik bir mekanizma

Lapôtre ve meslektaşları, Titan’ın farklı manzaralarının oluşumunu simüle edebilecek bir model oluşturmak için önce gezegen gövdesindeki tortularla ilgili en büyük gizemlerden birini çözmek zorunda kaldılar: Çok daha fazla olduğu düşünülen temel organik bileşikleri nasıl olabilir? Dünyadaki inorganik silikat tanelerinden daha kırılgan – sadece aşınıp toz olarak uçup gitmek yerine farklı yapılar oluşturan tanelere mi dönüşüyor?

Yeryüzünde, yüzeydeki silikat kayalar ve mineraller zamanla tortu taneciklerine aşınarak, rüzgarlar ve akarsulardan geçerek tortu katmanlarında biriktirilir ve sonunda – basınç, yeraltı suyu ve bazen ısı yardımıyla – kayalara dönüşür. Bu kayalar daha sonra erozyon süreci boyunca devam eder ve malzemeler jeolojik zaman boyunca Dünya’nın katmanları boyunca geri dönüştürülür.

Titan’da araştırmacılar, uzaydan görülen kum tepelerini, ovaları ve labirent arazileri benzer süreçlerin oluşturduğunu düşünüyor. Ama Dünya’dan farklı olarak, Marsve VenüsSilikat türevli kayaçların tortulların türetildiği baskın jeolojik malzeme olduğu yerde, Titan tortularının katı organik bileşiklerden oluştuğu düşünülmektedir. Bilim adamları, bu organik bileşiklerin, ayın manzaraları boyunca ve jeolojik zaman boyunca taşınabilen tortu taneciklerine nasıl dönüştüğünü gösteremediler.

“Rüzgarlar taneleri taşırken taneler birbirleriyle ve yüzeyle çarpışır. Bu çarpışmalar zamanla tane boyutunu küçültme eğilimindedir. Eksik olan şey, bunu dengeleyebilecek ve kum tanelerinin zaman içinde sabit bir boyutu korumasını sağlayabilecek büyüme mekanizmasıydı” dedi.

bir uzaylı analogu

Araştırma ekibi, Bahamalar gibi sığ tropik denizlerde en sık bulunan küçük, küresel taneler olan, ooid adı verilen Dünya’daki tortulara bakarak bir cevap buldu. Ooidler, kalsiyum karbonat su sütunundan çekildiğinde oluşur ve kuvars gibi bir tanenin etrafına katmanlar halinde bağlanır.

Ooidleri benzersiz yapan şey, kimyasal çökelme yoluyla oluşmalarıdır, bu da ooidlerin büyümesine izin verirken, eşzamanlı erozyon süreci, taneler dalgalar ve fırtınalar tarafından birbirine çarpıldığında büyümeyi yavaşlatır. Bu iki rakip mekanizma, sabit bir tane boyutu oluşturmak için zaman içinde birbirini dengeler – araştırmacıların önerdiği bir süreç Titan’da da gerçekleşebilir.

Lapôtre, “Malzemeler çok zayıf olmasına rağmen Titan’da neden bu kadar uzun süre kum tepelerinin olabileceği paradoksunu çözebildik, dedi. “Birbirine komşu tanelerin tek parça halinde kaynaşmasını içeren sinterlemenin, rüzgarlar taneleri taşırken aşınmayı dengeleyebileceğini varsaydık.”

Küresel manzaralar

Sediment oluşumu için bir hipotezle donanmış olan Lapôtre ve çalışmanın ortak yazarları, Titan’ın iklimi ve rüzgarla çalışan tortu taşınımının yönü hakkında mevcut verileri, farklı paralel jeolojik oluşum bantlarını açıklamak için kullandılar: ekvator yakınındaki kum tepeleri, ortadaki ovalar. kutuplara yakın enlemler ve labirent araziler.

Atmosferik modelleme ve veriler Cassini misyon, rüzgarların ekvator yakınlarında yaygın olduğunu ortaya koyuyor ve burada daha az sinterlemenin ve dolayısıyla ince kum tanelerinin oluşturulabileceği fikrini destekliyor – kum tepelerinin kritik bir bileşeni. Çalışma yazarları, ekvatorun her iki tarafındaki orta enlemlerde, sinterlemenin hakim olabileceği ve daha kaba ve daha kaba taneler oluşturabileceği ve sonunda Titan’ın ovalarını oluşturan ana kayaya dönüşebileceği bir durgunluk öngörüyor.

Kutuplara yakın ayın labirent arazilerinin oluşumu için kum taneleri de gereklidir. Araştırmacılar, bu belirgin kayalıkların Dünya’daki kireçtaşındaki karstlar gibi olabileceğini düşünüyorlar – ancak Titan’da bunlar, çözünmüş organik kumtaşlarından oluşan çökmüş özellikler olacak. Nehir akışı ve yağmur fırtınaları kutupların yakınında çok daha sık meydana gelir ve tortuların nehirler tarafından rüzgarlardan daha fazla taşınmasını sağlar. Nehir taşımacılığı sırasında benzer bir sinterleme ve aşınma süreci, labirent arazileri oluşturduğu düşünülen kumtaşlarının kaynağı olan yerel bir kaba kum taneleri kaynağı sağlayabilir.

Lapôtre, “Titan’da – tıpkı Dünya’da ve eskiden Mars’ta olduğu gibi – manzaraların enlemsel dağılımını, Titan’ın mevsimlerinin yönlendirdiği epizodik aşınma ve sinterleme yoluyla açıklayabilen aktif bir tortul döngüye sahip olduğumuzu gösteriyoruz” dedi. . “Bu kadar uzaklarda, her şeyin bu kadar farklı ama bu kadar benzer olduğu bu alternatif dünyanın nasıl olduğunu düşünmek oldukça büyüleyici.”

Referans: Mathieu GA Lapôtre, Michael J. Malaska ve Morgan L. Cable, 1 Nisan 2022, “Titan’ın Manzaralarını Şekillendirmede Mevsimsel Tortu Taşınması ve Sinterlemenin Rolü: Bir Hipotez”, Jeofizik Araştırma Mektupları.
DOI: 10.1029/2021GL097605

Lapôtre ayrıca jeofizik alanında yardımcı doçenttir. Çalışma ortak yazarları NASAJet Tahrik Laboratuvarı (JPL).

Bu araştırma, NASA Güneş Sistemi Çalışmaları hibesi ile desteklenmiştir.