Araştırmacılar Titan’daki dalga aktivitesinin göl ve deniz kıyılarını aşındıracak kadar güçlü olabileceğini buldu

Satürn’ün en büyük ayı olan Titan, güneş sistemindeki şu anda aktif nehirlere, göllere ve denizlere ev sahipliği yapan tek gezegendir. Bu dünya dışı nehir sistemlerinin, bazıları Dünya’daki Büyük Göller kadar büyük olan geniş göllere ve denizlere akan sıvı metan ve etanla dolu olduğu düşünülüyor.

Titan’ın büyük denizlerinin ve daha küçük göllerinin varlığı, 2007 yılında NASA’nın Cassini uzay aracı tarafından çekilen görüntülerle doğrulandı. O zamandan bu yana bilim insanları, ayın gizemli sıvı ortamına dair ipuçları bulmak için bu ve diğer görselleri inceledi.

MIT jeologları Titan’ın kıyı şeritlerini incelediler ve simülasyonlar aracılığıyla ayın büyük denizlerinin muhtemelen dalgalar tarafından şekillendirildiğini gösterdiler. Şimdiye kadar bilim insanları, Titan yüzeyinin uzak görüntülerine dayanarak dalga aktivitesinin dolaylı ve çelişkili işaretlerini bulmuşlardı.

MIT ekibi, Titan’daki dalgaların varlığını araştırmak için farklı bir yaklaşım benimsedi; öncelikle bir gölün Dünya’yı aşındırma yollarını modelledi. Daha sonra Cassini’nin görüntülerindeki kıyı şeritlerinin hangi tür erozyonun meydana gelmiş olabileceğini belirlemek için modellemelerini Titan’ın denizlerine uyguladılar. Dalgaların en olası açıklama olduğunu buldular.

Araştırmacılar sonuçlarının kesin olmadığını vurguluyor; Titan’da dalgaların olduğunu doğrulamak için ay yüzeyindeki dalga aktivitesinin doğrudan gözlemlenmesi gerekecek.

MIT’de Cecil ve Ida Green Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Profesörü Taylor Perron, “Sonuçlarımıza dayanarak, Titan’ın denizlerinin kıyı şeridi aşınmışsa, bunun en büyük suçlunun dalgalar olduğunu söyleyebiliriz” diyor.

“Titan’ın denizlerinden birinin kenarında durabilseydik, sıvı metan ve etan dalgalarının kıyıya çarptığını ve fırtınalar sırasında kıyılara çarptığını görebilirdik. Ve bunlar, kıyıyı oluşturan malzemeyi aşındırabilirdi.” “

Perron ve meslektaşları, aralarında eski bir MIT-WHOI Ortak Programı yüksek lisans öğrencisi ve ABD Jeoloji Araştırmaları’nda araştırma jeologu olan ilk yazar Rose Palermo’nun da bulunduğu, yayınlanan onların çalışmaları Bilim Gelişmeleri. Ortak yazarları arasında MIT araştırma bilimcisi Jason Soderblom, eski MIT doktora sonrası araştırmacısı, şu anda Brown Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Sam Birch, Woods Hole Oşinografi Enstitüsü’nden Andrew Ashton ve Cornell Üniversitesi’nden Alexander Hayes yer alıyor.

‘Farklı bir yaklaşım izliyoruz’

Titan’da dalgaların varlığı, Cassini’nin ay yüzeyinde sıvı kütleleri tespit etmesinden bu yana tartışmalı bir konu oldu.

Palermo, “Dalgalara dair kanıt bulmaya çalışan bazı kişiler herhangi bir şey göremediklerini ve “Bu denizler ayna kadar pürüzsüz” dediler. “Diğerleri ise sıvı yüzeyinde bir miktar pürüz gördüklerini ancak dalgaların olup olmadığından emin olmadıklarını söyledi.” buna sebep oldu.”

Titan’ın denizlerindeki dalga aktivitesinin, bilim adamlarına ayın iklimi hakkında, bu tür dalgaları harekete geçirebilecek rüzgarların gücü gibi bilgiler verip vermeyeceğini bilmek. Dalga bilgisi aynı zamanda bilim adamlarının Titan’ın denizlerinin şeklinin zaman içinde nasıl gelişebileceğini tahmin etmelerine de yardımcı olabilir.

Perron, Titan görüntülerinde doğrudan dalga benzeri özelliklerin işaretlerini aramak yerine, ekibin “farklı bir yöntem izlemesi ve sadece kıyı şeridinin şekline bakarak kıyıları neyin aşındırdığını anlayıp anlayamayacağımızı görmesi gerektiğini” söylüyor. “

Titan’ın denizlerinin, yükselen sıvı seviyelerinin nehir vadileriyle çapraz olarak kesilen bir araziyi sular altında bırakmasıyla oluştuğu düşünülüyor. Araştırmacılar bundan sonra ne olabileceğine dair üç senaryo üzerinde yoğunlaştı: kıyı erozyonu olmayacak; dalgaların neden olduğu erozyon; ve sıvının bir kıyı malzemesini pasif olarak çözdüğü “çözünme” veya kıyının kendi ağırlığı altında yavaş yavaş sıyrıldığı bir mekanizma tarafından yönlendirilen “düzgün erozyon”.

Araştırmacılar, üç senaryonun her birinde çeşitli kıyı şeridi şekillerinin nasıl gelişeceğini simüle etti. Dalga kaynaklı erozyonu simüle etmek için, kıyı şeridindeki bir noktadan gölün veya denizin karşı tarafına kadar olan fiziksel mesafeyi tanımlayan “getirme” olarak bilinen bir değişkeni hesaba kattılar.

Palermo, “Dalga erozyonu, dalganın yüksekliği ve açısı tarafından yönlendiriliyor” diye açıklıyor. “Dalga yüksekliğini yaklaşık olarak hesaplamak için getirmeyi kullandık çünkü getirme ne kadar büyükse rüzgarın esebileceği ve dalgaların büyüyebileceği mesafe de o kadar uzun olur.”

Üç senaryo arasında kıyı şeridi şekillerinin nasıl farklı olacağını test etmek için araştırmacılar, kenarlarında sular altında nehir vadileri bulunan bir deniz simülasyonu ile başladılar. Dalga kaynaklı erozyon için kıyı şeridindeki her bir noktadan diğer tüm noktalara olan getirme mesafesini hesapladılar ve bu mesafeleri dalga yüksekliğine dönüştürdüler.

Daha sonra dalgaların başlangıçtaki kıyı şeridini zamanla nasıl aşındıracağını görmek için simülasyonlarını çalıştırdılar. Bunu, aynı kıyı şeridinin tekdüze erozyonun neden olduğu erozyon altında nasıl gelişeceğiyle karşılaştırdılar. Ekip bu karşılaştırmalı modellemeyi yüzlerce farklı başlangıç ​​kıyı şeridi şekli için tekrarladı.

Uç şekillerin altta yatan mekanizmaya bağlı olarak çok farklı olduğunu buldular. En önemlisi, tekdüze erozyon, su basmış nehir vadilerinde bile her yerde eşit şekilde genişleyen şişmiş kıyı şeritleri üretti; oysa dalga erozyonu, esas olarak kıyı şeridinin uzun getirme mesafelerine maruz kalan kısımlarını düzleştirerek su basmış vadileri dar ve engebeli bıraktı.

Perron, “Aynı başlangıç ​​kıyı şeritlerine sahiptik ve tek tip erozyon ile dalga erozyonu altında gerçekten farklı bir son şekil elde ettiğinizi gördük” diyor. “Nehir vadilerinin sular altında kalması nedeniyle hepsi uçan spagetti canavarına benziyor, ancak iki tür erozyon çok farklı son noktalara neden oluyor.”

Ekip, simülasyonlarını Dünya’daki gerçek göllerle karşılaştırarak sonuçlarını kontrol etti. Dalgalar tarafından aşındığı bilinen Dünya gölleri ile kireçtaşının erimesi gibi tek biçimli erozyondan etkilenen göller arasında aynı şekil farklılığını buldular.

Bir kıyı şekli

Modellemeleri, evrimleştikleri mekanizmaya bağlı olarak net, karakteristik kıyı şeridi şekillerini ortaya çıkardı. Ekip daha sonra şunu merak etti: Titan’ın kıyı şeritleri bu karakteristik şekiller içinde nereye sığardı?

Özellikle Titan’ın en büyük ve en iyi haritalandırılmış denizlerinden dördüne odaklandılar: Hazar Denizi ile karşılaştırılabilecek büyüklükteki Kraken Mare; Superior Gölü’nden daha büyük olan Ligeia Mare; Victoria Gölü’nden daha uzun olan Punga Mare; ve karasal adaşının yaklaşık yüzde 20’si kadar olan Ontario Lacus.

Ekip, Cassini’nin radar görüntülerini kullanarak her bir Titan denizinin kıyı şeridini haritaladı ve daha sonra, hangi erozyon mekanizmasının şeklini en iyi şekilde açıkladığını görmek için modellemelerini denizin her bir kıyı şeridine uyguladı. Dört denizin hepsinin dalga güdümlü erozyon modeline tam olarak uyduğunu buldular, bu da dalgaların Titan’ın dört denizine en çok benzeyen kıyı şeritleri ürettiği anlamına geliyor.

Perron, “Kıyı şeritleri aşınmışsa şekillerinin, tek biçimli erozyon veya hiç erozyon olmamasından ziyade dalgaların neden olduğu erozyonla daha tutarlı olduğunu bulduk” diyor.

Araştırmacılar, kıyıları sürekli olarak parçalayabilecek dalgaları harekete geçirmek için Titan rüzgarlarının ne kadar güçlü olması gerektiğini belirlemek için çalışıyorlar. Ayrıca Titan’ın kıyı şeridinin şeklinden rüzgarın ağırlıklı olarak hangi yönlerden estiğini çözmeyi umuyorlar.

Palermo, “Titan tamamen el değmemiş bir sistem örneği sunuyor” diyor. “Bu, kıyıların insanların etkisi olmadan nasıl aşındığı hakkında daha temel şeyler öğrenmemize yardımcı olabilir ve belki de gelecekte Dünya’daki kıyı şeritlerimizi daha iyi yönetmemize yardımcı olabilir.”

Bu hikaye MIT News’in izniyle yeniden yayınlanmıştır (web.mit.edu/newsoffice/MIT araştırması, inovasyonu ve öğretimi ile ilgili haberleri kapsayan popüler bir site.