09.12.2014 | Наука

Тысячелетние гигантские дюны Титана меняются из-за погоды

Космический аппарат NASA "Кассини" передал радиолокационные изображения поверхности Титана, спутника Сатурна. На снимках отчётливо были видны длинные песчаные дюны невероятных размеров.

Песчаные дюны на Титане в представлении художника (иллюстрация Steven Hobbs)

По этим структурам, которые сформировались тысячелетия назад, планетологи надеются разгадать загадку древнего климата сатурнианской луны.

Подробный анализ снимков показал, что ветры, которые группируют песок на поверхности небесного тела, меняют направление в зависимости от того, как колеблется орбита Титана относительно Солнца. Эти орбитальные изменения, как полагают учёные, определяют, какая часть поверхности получает максимальное количество солнечного света. Таким образом, форма дюн оказывается отражением изменений в погодных условиях на Титане.

"Одна дюна на Титане меняет своё направление за три тысячи сатурнианских лет, что эквивалентно 90 тысячам земных лет", — рассказывает ведущий автор исследования Райан Юинг (Ryan Ewing) из Техасского университета A&M, чья статья вышла в журнале Nature Geoscience.

Некоторые крупные дюны на Земле, такие как в западной части пустыни Сахара, также являются "отражением" далёкого прошлого климата нашей планеты. Ветры были наиболее сильными во время последней ледниковой эпохи, когда колебание орбиты Земли способствовало продвижению ледников ближе к субтропикам и вызвало погодные изменения в том регионе. Крупнейшие дюны, сформированные за этот период, не изменили своей ориентации за последующие 11 тысяч лет.

Учёные долгое время пытались вычислить факторы, влияющие на формирование дюн на Титане. Эти структуры состоят из мелких частиц углеводорода, и поэтому они больше похожи на курганы сажи, чем на земной песок, который состоит из диоксида кремния. Дюны на спутнике Сатурна имеют протяжённость в сотни километров.

Исследователи высказывали различные гипотезы относительно факторов, формирующих дюны. Самым популярным объяснением эффектной структуры оказался сценарий, при котором западные и восточные ветры меняют направление с определённой регулярностью — ежедневно, ежесезонно или ежегодно.

Команда Юинга проанализировала изображения около 10 тысяч дюн при помощи специально разработанного алгоритма, который позволяет вычислить мельчайшие детали в гигантской структуре. Так планетологи смогли разглядеть подструктуры, размер которых не превышает одного километра. Учёные отмечают, что их методика позволила им изучить даже звездообразные дюны, в которых пересекаются сразу несколько гребней "песчаных волн".

Собственно, именно эти дюны-звёзды позволили учёным предположить, что несколько ветровых потоков должны были дуть в разных направлениях с одинаковой силой. Что важно, дюны такой необычной формы были ориентированы в ином направлении, чем линейные структуры. Это, по словам планетологов, говорит о том, что звездообразные дюны являются "модифицированными" линейными.

Позднее команда подсчитала, что ветры меняли направления за тысячелетия таким образом, чтобы вместо линейных дюн они стали бы формировать звездообразные.

"Это намного более внушительный период времени, чем тот, который требуется земным ветрам, чтобы поменять направление. На нашей планете это происходит при смене сезонов, а иногда и в ходе одних суток", — поясняет Юинг.

Теперь же учёные работают с глобальной климатической моделью Титана, которая позволяет им провести палеоклиматологические исследования спутника Сатурна. Они надеются понять, как колебания орбиты небесного тела относительно Солнца может повлиять на изменения направления ветров на Титане.

Примечательно, что загадкой дюн заинтересовалась ещё одна команда планетологов, главой которой выступила Девон Бёрр (Devon Burr) из университета Теннесси, США. Исследовательница провела лабораторный эксперимент, в ходе которого она использовала аэродинамическую трубу, имитирующую условия на Титане — низкую гравитацию и плотную атмосферу.

В ходе этого опыта выяснилось, что для приведения углеводородного песка в движения мощность ветра должна быть намного выше, чем предполагалось ранее — на целых 50%. Об этом Бёрр и её коллеги рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.

Ознакомившись с этими результатами, Юинг заявил, что теперь его группе предстоит скорректировать алгоритм моделирования и принимать во внимания только ветры определённой мощности, которые поменяли направление в результате колебания орбиты Титана. Как бы то ни было, дюны помогут учёным заглянуть в далёкое прошлое сатурнианской луны, что очень важно для планетологов.

По публикациям UkrNet