Mars veya Venüs yüzeyinde olmak nasıl bir şey? Veya Plüton’da veya Satürn’ün uydusu Titan’da olduğu gibi daha da uzaklarda mı? Bu merak, 65 yıl önce Sputnik 1’in fırlatılmasından bu yana uzay araştırmalarında ilerlemeler sağladı.
Ancak Güneş Sistemindeki diğer gezegen cisimleri hakkında bilinenlerin yüzeyini henüz çizmeye başlıyoruz.
Bizim yeni çalışmaNature Astronomy’de bugün yayınlanan , bazı olası adayların – yani kum tepelerinin – uzak bir gezegen gövdesi üzerinde duruyorsanız hangi hava ve koşullarla karşılaşabileceğiniz konusunda nasıl fikir sağlayabileceğini gösteriyor.
Bir kum tanesinde ne var? İngiliz şair William Blake, ünlü bir şekilde “bir kum tanesinde bir dünya görmenin” ne anlama geldiğini merak etti.
Araştırmamızda, bunu tam anlamıyla aldık. Fikir, bir dünya yüzeyinde hangi koşulların var olduğunu anlamak için yalnızca kum tepelerinin varlığını kullanmaktı.
Kum tepelerinin bile var olması için yerine getirilmesi gereken bir çift “Goldilocks” kriteri vardır. Birincisi, aşınabilir ancak dayanıklı tahılların bir tedarikidir.
Ayrıca, bu taneleri zeminde zıplatmaya yetecek kadar hızlı rüzgar olmalı – ama onları atmosfere taşıyacak kadar hızlı değil.
Şimdiye kadar, rüzgarların ve tortunun doğrudan ölçümü yalnızca Dünya ve Mars’ta mümkün oldu.
Bununla birlikte, uydu aracılığıyla diğer birçok gövdede (ve hatta kuyruklu yıldızlarda) rüzgarla savrulan tortu özelliklerini gözlemledik.
Bu cisimler üzerinde bu tür kumulların varlığı, Goldilocks koşullarının karşılandığını gösterir.
Çalışmalarımız Venüs, Dünya, Mars, Titan, Triton (Neptün’ün en büyük ayı) ve Plüton’a odaklandı. Bu organlar hakkında çözülmemiş tartışmalar onlarca yıldır devam ediyor.
Triton’un ve Pluto’nun yüzeylerinde, ince, ince atmosferleriyle rüzgarla savrulan belirgin özellikleri nasıl kareleriz? Onu sürdürmek için çok zayıf görünen rüzgarları ölçmemize rağmen, Mars’ta neden bu kadar verimli kum ve toz aktivitesi görüyoruz? Ve Venüs’ün kalın ve boğucu derecede sıcak atmosferi, Dünya’da hava veya suyun hareket etmesine benzer şekilde kumu hareket ettiriyor mu? Tartışmayı ilerletmek Çalışmamız, bu cisimler üzerindeki tortuyu hareket ettirmek için gereken rüzgarlar ve bu tortuların bu rüzgarlarda ne kadar kolay parçalanacağı konusunda tahminler sunuyor.
Bu tahminleri, bir dizi başka araştırma makalesinden elde edilen sonuçları bir araya getirerek ve elde edebildiğimiz tüm deneysel verilerle test ederek oluşturduk.
Daha sonra teorileri altı cismin her birine uyguladık, yerçekimi, atmosferik bileşim, yüzey sıcaklığı ve tortuların gücü gibi değişkenlerin teleskop ve uydu ölçümlerinden yararlandık.
Bizimkilerden önceki çalışmalar, ya kumu hareket ettirmek için gereken rüzgar hızı eşiğine ya da çeşitli tortu parçacıklarının gücüne baktı.
Çalışmamız bunları bir araya getirdi – bu cisimler üzerinde kum taşıyan havalarda parçacıkların ne kadar kolay parçalanabileceğine bakarak.
Örneğin, Titan’ın ekvatorunun kum tepeleri olduğunu biliyoruz – ancak ekvatoru hangi tortunun çevrelediğinden emin değiliz.
Atmosferden yağan saf organik pus mu yoksa daha yoğun buzla mı karışıyor? Görünüşe göre, Titan’ın ekvatorundaki rüzgarlar tarafından savrulmaları halinde, gevşek organik pus kümelerinin çarpışma üzerine parçalanacağını keşfettik.
Bu, Titan’ın kum tepelerinin muhtemelen tamamen organik pustan yapılmadığını ima eder. Bir kumul inşa etmek için, tortunun rüzgarda uzun süre savrulması gerekir (Dünya’nın kumul kumlarından bazıları bir milyon yaşındadır).
Ayrıca metan veya nitrojen buzu taşımak için Plüton’da rüzgar hızlarının aşırı hızlı olması gerektiğini bulduk (Plüton’un kumul çökellerinin olduğu varsayıldı).
Bu, Plüton’un düzlüğü Sputnik Planitia’daki “kum tepelerinin” kum tepeleri olup olmadığını sorguluyor.
Bunun yerine süblimasyon dalgaları olabilirler. Bunlar, tortu erozyonu (Mars’ın kuzey kutup başlığında görülenler gibi) yerine malzemenin süblimleşmesinden oluşan kumul benzeri yer şekilleridir.
Mars için elde ettiğimiz sonuçlar, Mars’ta rüzgarla savrulan kum taşımacılığından Dünya’dan daha fazla toz üretildiğini gösteriyor.
Bu, Mars atmosferi modellerimizin, geceleri yokuş aşağı esen soğuk rüzgarlar olan Mars’ın güçlü “katabatik” rüzgarlarını etkili bir şekilde yakalayamayabilir.
Bu çalışma, uzay araştırmalarının ilginç bir aşamasında geliyor.
Mars için, göreceli bir gözlem bolluğuna sahibiz; beş uzay ajansı yörüngede veya yerinde aktif görevler yürütüyor. Bizimki gibi çalışmalar, bu görevlerin hedeflerini ve Perseverance ve Zhurong gibi gezicilerin izlediği yolları bilgilendirmeye yardımcı olur.
Güneş Sistemi’nin dış alanlarında Triton, 1989’daki NASA Voyager 2 uçuşundan bu yana ayrıntılı olarak gözlenmedi.
Şu anda, seçilirse, Neptün’ün atmosferine uçarak kendini yok etmeden önce Triton’u incelemek için 2031’de bir araştırma başlatacak bir görev önerisi var.
Önümüzdeki on yılda Venüs ve Titan’a planlanan görevler, bu ikisi hakkındaki anlayışımızda devrim yaratacak.
NASA’nın 2027’de Dünya’dan ayrılıp 2034’te Titan’a varması planlanan Dragonfly misyonu, Ay’ın kum tepelerine mürettebatsız bir helikopter indirecek.
Plüton, NASA’nın devam eden Yeni Ufuklar misyonu tarafından 2015 uçuşu sırasında gözlemlendi, ancak geri dönme planı yok.
