Від дюн до каньйонів — різноманітність рельєфів на супутнику Сатурна вражає. Вчені пояснили, як м’який органічний пил “сплавляється” в піщинки і породи, а вітри і дощі формують дюни і виточують каньйони.
Титан, супутник Сатурна, – єдине відоме нам тіло в Сонячній системі, крім Землі, на якому є сезонний цикл рідин. Вчені зі Стенфорда та Лабораторії реактивного руху показали, як цей цикл рідин разом з циклом осадових порід пояснюють різноманітність пейзажів титану. Їх стаття опублікована в Geophysical Research Letters.
Здалеку Титан схожий на Землю. На екваторі його оперізують дюни, в середніх широтах домінують рівнини, а біля полюсів розкинулися озера і каньйони. Завдяки кокону з щільної атмосфери йдуть дощі і дмуть вітри. Ось тільки замість води на Титані тече рідкий метан, а азотний вітер збирає дюни з вуглеводневого піску.
Механічні властивості такого піску значно відрізняються від властивостей звичних нам силікатних осадових порід, що покривають Землю і Марс. Головна відмінність в тому, що вуглеводневі частинки набагато менш міцні і повинні швидко подрібнюватися в пил, а для утворення дюн потрібні відносно великі гранули. Як ці найпростіші органічні сполуки зберігають свій розмір?
На Землі під дією сил природи силікатні камені і мінерали з часом руйнуються на дрібні частинки. Вітер і потоки води забирають ці частинки до місць відкладень, де під дією тиску, підземних вод і іноді тепла, частинки «сплавляються» назад в камені.
Вчені припускають, що на Титані повинен існувати схожий цикл. Очевидно, що і там сили природи подрібнюють породи до стану піску і пилу. Не зрозуміло лише, як з пилу знову виходять камені і пісок для дюн.
Знайти відповідь на це питання допомогли ооїди — маленькі сферичні гранули, які часто зустрічаються в дрібних водах тропічних морів. Вони унікальні тим, що формуються хімічним осадженням: карбонат кальцію з води осідає шарами на крупиці звичайного піску. Частинки труться одна об одну, руйнуються, карбонат кальцію потрапляє назад у воду і знову осідає. Процеси руйнування і наростання компенсують один одного, і частинки підтримують свій розмір. Дослідники припустили, що таким же чином на Титані частинки пилу “сплавляються” один з одним, формуючи піщинки і породи, які потім сточуються вітром.
Взявши цю гіпотезу на озброєння, команда вчених змоделювала цикл міграції осадових порід, спираючись на дані про клімат і атмосферу, зібрані місією «Кассіні». Виявилося, процес “сплаву”, патерн вітрів і опади пояснюють різноманітність пейзажів.
Найсильніше вітри дмуть в екваторіальному поясі, тому осадові породи там постійно руйнуються і формують дюни. У середніх широтах вітер набагато слабкіше, зате вологість вища, і частинки «сплавляються» в щільні породи, що формують рівнини. Біля полюсів дощі і річки виточують в породах глибокі каньйони і лабіринти. Їх земний аналог – карсти.
“Наша всеохоплююча модель дозволяє нам зрозуміти, як взаємодіють ці рельєфи осадових порід — коментує Метью Лапотр(Mathieu Lapоtre), геолог зі Стенфордського університету. – Якщо ми зрозуміємо, як з’єднуються ці шматочки пазла, і їх механіку, то, вивчаючи рельєф, утворений цими осадовими процесами, ми зможемо робити припущення про клімат і геологічну історію Титану — і їх вплив на ймовірність появи життя на Титані».