Всесвіт

Фотографії дюнних полів на Марсі та Титані допоможуть людям підготуватися до нових космічних місій

Геологи і планетологи зі Стенфордського університету з колегами з інших університетів запропонували спосіб опису та інтерпретації візерунків, які утворюються на дюнних полях Землі, Марса та інших небесних тіл. Модель дозволяє досліджувати геологічну історію планети і зміни атмосфери. Особливо це важливо для Марса і супутника Сатурна Титана, де готуються висадки космічних місій.

Дюни – довгі пагорби з піску. Вони рухаються. Вони бувають зовсім невеликі, але деякі досягають гігантських розмірів — більше кілометра у висоту і сотні кілометрів в довжину. Дюни формуються під впливом вітру. Їх форма залежить від рельєфу. Вони є скрізь у Сонячній системі, де є пісок і є атмосфера — на Землі, на Марсі, на Венері, на Титані, на Іо, навіть на Плутоні.

Незважаючи на різноманітність дюн, їх форма підпорядковується одним і тим же законам. Просто дивлячись на марсіанські дюни, ми можемо судити, наприклад, про вітри на цій планеті. Розуміючи динаміку формування дюн, ми можемо зазирнути в їх історію.

Протягом десятиліть вчені досліджували процеси формування дюн. Геологи і планетологи зі Стенфорда з колегами з інших університетів запропонували спосіб опису та інтерпретації візерунків, які утворюються на дюнних полях землі і Марса.

“Коли ви дивитеся на інші планети, у вас є тільки знімки, зроблені з відстані в сотні і тисячі кілометрів від поверхні. Ви можете побачити дюни, але це все. У вас немає доступу до поверхні», — говорить старший автор дослідження Матьє Лапотр. – “Наші результати дають новий інструмент для розшифровки історії інших планет”.

Вчені проаналізували супутникові знімки 46 дюнних полів на землі і Марсі і вивчили, як дюни взаємодіють один з одним, як вони обмінюються піском. Фізично взаємодія дюн проявляється там, де їх гребені стикаються. Під впливом вітру і певних умовах рельєфу дюни поступово формують структури, які знаходяться в рівновазі з середовищем.

Марсіанські дюни біля кратера Рабе (2023). DOI: 10.1130/G51264.1

У невеликій частині китайської пустелі Тенгер у Внутрішній Монголії китайські дослідники в 2008 році вирівняли дюнне поле площею 160 000 кв м. Інший експеримент був поставлений на кордоні пустелі Гобі — там майданчик була поменше — 7500 кв м. Автори нового дослідження проаналізували супутникові знімки дюнного поля з 2016 по 2022 рік, щоб простежити, як воно перетворювалося з плоского ложа в Великі дюни, що знаходяться в рівновазі з навколишнім середовищем.

Стан плоского ложа не є стійким. Через вітер і рельєфу пісок відразу починає рухатися, намагаючись прийти в рівновагу з середовищем. Формувалися численні дрібні дюни, які, стикаючись і взаємодіючи, росли. “Щільність взаємодії спочатку була високою, і з часом ми побачили, що вона знижується», — сказав Лапотр.

Подібна картина спостерігається і на Марсі, де велике дюнне поле розташоване в районі Північного полюса. Там мігруючі дюни зупинилися в стані рівноваги з нинішніми умовами. Вони досить далеко рознесені, мають схожу форму, мають однаковий розмір і практично не взаємодіють один з одним.

Дюни на Землі (ліворуч) і на Марсі https: / / doi. org / 10.1130 / G51264.1
“Використовуючи наші моделі, ми можемо оцінити час, необхідний дюні для адаптації до змін умов навколишнього середовища. Ми можемо оцінити і швидкість міграції дюни на відстань в одну довжину дюни”, – говорить співавтор роботи Колін Марвін. — “Ми можемо використовувати ці оцінки для діагностики останніх змін навколишнього середовища на планетах і супутниках».

Лапотр додав, що розуміння змін клімату Марса на основі аналізу сучасних дюн може допомогти вченим краще визначити, наприклад, широти і глибину, де майбутні астронавти зможуть знайти водяний лід.

На супутнику Сатурна Титані дуже важлива інформація про розподіл і міграції дюн в районі екватора, поблизу того місця, де в середині 2030-х років повинна здійснити посадку місія Dragonfly.

“Топографія дюнних полів може розповісти багато про що, наприклад, про геологічну історію планети. Чи є на Титані тектоніка? Як влаштовані Надра титану? Чи існує значна ерозія?”- каже Лапотр. – “Інтерпретація малюнка дюн може допомогти фахівцям різноманітних напрямків. Ви дивитеся на картину дюн і як би відмотуєте час назад, щоб зрозуміти як ці дюни сформувалися. Але, розуміючи обмеження середовища, при яких дюни стали саме такими, Ви можете зробити досить далекий прогноз на майбутнє: як вони будуть змінюватися і чи будуть взагалі».

Планети та супутники мають різні розміри, гравітацію, температуру та склад. Геологічні процеси на них протікають по-різному. У порівнянні з марсоходом, який приземляється на одну точку планети для збору інформації, супутникові дані про цілі дюнні поля можуть значно розширити розуміння вченими цих позаземних тіл. Але наше розуміння геологічної історії Землі, дослідження дюн теж може розширити.

Back to top button