Хилядолетните дюни на Титан се променят от времето

Космическият апарат „Касини“ е предал радиолокационни изображения от повърхността на Сатурновия спътник Титан.

На снимките ясно се виждат дълги пясъчни дюни с невероятни размери, които са се оформили преди хилядолетия. По тези структури планетолозите се надяват да разгадаят тайната на древния климат на луната.

Подробният анализ на снимките показал, че ветровете, които групират пясъка на повърхността на небесното тяло, сменят посоката в зависимост от това как се колебае орбитата на Титан спрямо Слънцето.

Тези орбитални изменения, както смятат учените, определят каква част от повърхността получава максимално количество слънчева светлина. По този начин формата на дюните се оказва отражение на измененията в природните условия на спътника.

„Една дюна на Титан сменя своето направление за три хиляди сатурниански години, което е еквивалентно на 90 хиляди земни години“, разказва водещият автор на изследването Райън Юинг от тексаския университет A&M, чиято статия е публикувана в списанието Nature Geoscience.

Някои големи дюни на Земята, като например в западната част на пустинята Сахара, също се явяват „отражение“ на далечното минало на климата на нашата планета. Ветровете били най-силни по време на последната ледникова епоха, когато колебанието на орбитата на Земята е допринасяло за придвижването на ледниците към субтропиците и е предизвиквало природни изменения в този регион. Големите дюни, формирани през този период, не са изменили своята ориентация за следващите 11 000 години.

Учените дълго време се опитвали да изчислят факторите, влияещи върху формирането на дюни на Титан. Тези структури се състоят от малки частици въглеводород, затова повече приличат на могили от сажди, отколкото на земния пясък, който се състои от силициев диоксид. Дюните на Сатурновия спътник са с дължина стотици километри.

Изследователите изказват различни хипотези за факторите, формиращи дюните. Най-популярно обяснение за ефектната структура е сценарият, при който западните и източните ветрове сменят посоката с определена периодичност – ежедневно, сезонно или годишно.

Екипът на Юинг е анализирал изображенията на около 10 000 дюни с помощта на специално разработен алгоритъм, който позволява да се изчислят най-малките детайли в гигантската структура. Също така планетолозите успели да разгледат подструктурите, чийто размер не превишава един километър.

Учените отбелязват, че тяхната методика им е позволила да изучат дори звездообразни дюни, в които се пресичат едновременно няколко гребена „пясъчни вълни“.

Впрочем именно тези дюни звезди позволили на учените да предположат, че няколко ветрови потока е трябвало да духат в различни посоки с еднаква сила. Което е важно – дюни с такава необичайна форма са били ориентирани в различна посока в сравнение с линейните структури. Това, според планетолозите, говори, че звездообразните дюни се явяват „модифицирани“ линейни.

По-късно екипът изчислил, че ветровете са менили посоката си за хилядолетия по такъв начин, че вместо линейни дюни те са започнали да формират звездообразни.

„Това е доста по-внушителен период от време в сравнение с този, който е необходим на земните ветрове, за да сменят посоката. На нашата планета това се случва при смяна на сезоните, а понякога и в хода на едно денонощие“, пояснява Юинг.

Сега учените работят с глобален климатичен модел на Титан, който им позволява да проведат палеоклиматични изследвания на Сатурновия спътник. Те се надяват да разберат как колебанията на орбитата на небесното тяло спрямо Слънцето може да повлияе на измененията на посоката на ветровете на Титан.

Загадката на дюните заинтересувала още един екип планетолози начело с Девон Бър от университета на Тенеси, САЩ. Изследователката провела лабораторен експеримент, в който използвала аеродинамична тръба, имитираща условията на Титан – ниска гравитация и плътна атмосфера.

По време на един от опитите станало ясно, че за привеждане на въглеводородния пясък в движение мощността на вятъра трябва да е много по-висока, отколкото се смятало преди – с цели 50%. Бър и колегите ѝ са описали това в статия, публикувана в сп. Nature.

Когато се запознал с тези резултати, Юинг коментирал, че сега на него и екипа му предстои да коригират алгоритъма на моделиране и да вземат предвид само ветрове с определена мощност, които са сменили посоката си в резултат на колебанията на орбитата на Титан.

Учените се надяват, че дюните ще им помогнат да надникнат в далечното минало на Сатурновата луна.