Para wodna w chmurach kondensuje i spada pod postacią deszczu, który zasila rzeki na powierzchni. Te z kolei wpływają do jezior i oceanów. Ten opis zjawisk pasuje tylko do dwóch ciał w Układzie Słonecznym: Ziemi oraz Tytana – największego księżyca Saturna. Tytan jest jedynym znanym nam obiektem w Układzie Słonecznym poza Ziemią na którym występują obecnie aktywne rzeki. W rzekach na Tytanie nie płynie jednak woda, a ciekły metan. Naukowcy z MIT w czasopiśmie Science, wnioskują, że ukształtowanie powierzchni i topografia Marsa i Tytana znacznie odbiegają od tego co widzimy na naszej planecie.
Badacze twierdzą, że procesy kształtujące powierzchnię na Tytanie przypominają procesy występujące na Marsie. Na obu tych ciałach nie występował ruch płyt tektonicznych, który zmieniał bieg rzek na Ziemi. Charakterystyczne ślady po takiej aktywności w korytach rzek na naszej planecie nie zostały znalezione na powierzchniach Marsa i Tytana.
- Procesy odpowiedzialne za ukształtowanie Tytana są nadal niepoznane, jednak analiza rzek wyklucza już niektóre mechanizmy znane z tego z czym mamy do czynienia na Ziemi – powiedział główny autor artykułu Benjamin Black z City College w Nowym Jorku.
W artykule pojawia się sugestia, że topografia Tytana mogła być kształtowana m.in. przez zmiany w grubości lodowej skorupy, która znajduje się pod wpływem sił pływowych okrążanego Saturna. Naukowcy cieszą się, że na podstawie kreacji lądu przez rzeki dokonanej w przeszłości lub też dokonywanej teraz na trzech różnych obiektach: Ziemi, Marsie i Tytanie można dużo wnioskować o ich historii. Badanie przyniosło również trochę nowych informacji o ewolucji krajobrazów marsjańskich. Dziś wiemy, że na Czerwonej Planecie znajdował się duży ocean i rzeki. Zespół z MIT dowodzi teraz w pracy, że wiele cech marsjańskiego terenu zostało ukształtowanych w bardzo wczesnej historii planety i później odgrywały one znaczną rolę w tym jak kształtowały się doliny rzek żłobione przez wodę. Nie przeszkadzały w tym nawet późniejsze erupcje wulkanów i bombardowania meteorytów.
Autorzy artykułu postanowili spojrzeć na zdjęcia wykonywane Tytanowi od 2004 przez sondę Cassini, która już wkrótce zakończy swoje działanie w zderzeniu z atmosferą Saturna w operacji nazwanej "The Grand Finale". Analizując zdjęcia dolin rzecznych, postanowili oni spojrzeć na topografię księżyca przez pryzmat tego co wiemy już o ewolucji rzek na dobrze zbadanych Ziemi i Marsie.
Ziemskie rzeki musiały adaptować się ciągle w przeszłości do zmieniającego się ukształtowania na skutek ruchu płyt tektonicznych. W jednym miejscu ruchy płyt kontynentalnych tworzyły masywy górskie, a w drugim otwierały znane dzisiaj oceany. Dziś wierzy się, że Mars ukształtował się głównie podczas pierwotnej formacji planety oraz okresu zwanego Wielkim Bombardowaniem. Wtedy przez setki milionów lat asteroidy uderzały w ciała wewnętrznego Układu Słonecznego, tworząc kratery i inicjując aktywność wulkaniczną.
Zadaniem naukowców było wyciągnięcie wniosków z tego jak topografia zmieniała rzeki na Marsie i Ziemi i wykorzystanie tej wiedzy w odwrotnym wnioskowaniu – na bazie dolin na Tytanie, trzeba było dowiedzieć się jak zmieniała się jego topografia. Bazuje się tutaj na założeniu, że podobnie jak na Ziemi i Marsie tak i na Tytanie zmiany w ukształtowaniu terenu zmieniały cechy dolin rzecznych.
Na początku zespół przygotował mapy sieci rzecznych dla Ziemi, Marsa i Tytana. Przez to, że Tytan pokryty jest grubą warstwą gęstej atmosfery dokładność mapy Tytana znacznie odbiegała od posiadanych danych z Ziemi czy nawet Marsa. Dlatego na początku sprowadzono mapy Marsa i Ziemi do podobnej rozdzielczości ułatwiającej analizę porównawczą. Następnie badacze nanieśli na wszystkie trzy mapy kierunki w jakich rzeki zdawały się płynąć teraz bądź w przeszłości. Następnie na mapy sieci rzek nałożono szczegóły topograficzne. Dokonując stosownych porównań okazało się, że Tytan dużo bardziej przypomina w swych szczegółach ukształtowania Marsa niż Ziemię.
- Można domniemywać na bazie tych odkryć, że gdy tylko jakaś sonda wykona dokładniejsze obrazy księżyca, to zobaczymy na nim powierzchnię przypominającą bardziej Marsa niż Ziemię, z wielkoskalowymi wyżynami i nizinami, które uksztaltowały się w odległej przeszłości Tytana i które od dawna ukształtowane zostały przez płynące wody – mówi współautor pracy Taylor Perron z MIT. - Będzie to różniło się od topografii znanej na Ziemi, gdzie przez historię planety nowe masywy górskie pojawiały się, a rzeki stale zmieniały kierunek przepływu walcząc przeciwko tym zmianom.
Ostatnim pytaniem na jaki próbowali odpowiedzieć naukowcy było to w jakim stopniu uderzenia asteroid wpływały na topografię Marsa. Na bazie analizy sieci rzek okazuje się, że uderzenia asteroid miały największy wpływ na ukształtowanie powierzchni we wczesnej fazie historii planety, później ich wpływ na kształtowanie Czerwonej Planety był znikomy.
Misja Cassini zmierza do końca, przewidzianego na wrzesień. Miejmy nadzieję, że odkrycia dotyczące powierzchni intrygującego księżyca uzyskiwane niebezpośrednio z obrazów wykonanych przez statek Cassini pozwolą zaplanować przyszłą misję, która kiedyś poleci w te rejony Układu Słonecznego, odkrywając przed nami więcej tajemnic spod azotowej powłoki największego księżyca Saturna.
Źródło: Phys/Science
Więcej informacji:
Badacze twierdzą, że procesy kształtujące powierzchnię na Tytanie przypominają procesy występujące na Marsie. Na obu tych ciałach nie występował ruch płyt tektonicznych, który zmieniał bieg rzek na Ziemi. Charakterystyczne ślady po takiej aktywności w korytach rzek na naszej planecie nie zostały znalezione na powierzchniach Marsa i Tytana.
- Procesy odpowiedzialne za ukształtowanie Tytana są nadal niepoznane, jednak analiza rzek wyklucza już niektóre mechanizmy znane z tego z czym mamy do czynienia na Ziemi – powiedział główny autor artykułu Benjamin Black z City College w Nowym Jorku.
W artykule pojawia się sugestia, że topografia Tytana mogła być kształtowana m.in. przez zmiany w grubości lodowej skorupy, która znajduje się pod wpływem sił pływowych okrążanego Saturna. Naukowcy cieszą się, że na podstawie kreacji lądu przez rzeki dokonanej w przeszłości lub też dokonywanej teraz na trzech różnych obiektach: Ziemi, Marsie i Tytanie można dużo wnioskować o ich historii. Badanie przyniosło również trochę nowych informacji o ewolucji krajobrazów marsjańskich. Dziś wiemy, że na Czerwonej Planecie znajdował się duży ocean i rzeki. Zespół z MIT dowodzi teraz w pracy, że wiele cech marsjańskiego terenu zostało ukształtowanych w bardzo wczesnej historii planety i później odgrywały one znaczną rolę w tym jak kształtowały się doliny rzek żłobione przez wodę. Nie przeszkadzały w tym nawet późniejsze erupcje wulkanów i bombardowania meteorytów.
Konkretne wnioski z rozmytych obrazów
Autorzy artykułu postanowili spojrzeć na zdjęcia wykonywane Tytanowi od 2004 przez sondę Cassini, która już wkrótce zakończy swoje działanie w zderzeniu z atmosferą Saturna w operacji nazwanej "The Grand Finale". Analizując zdjęcia dolin rzecznych, postanowili oni spojrzeć na topografię księżyca przez pryzmat tego co wiemy już o ewolucji rzek na dobrze zbadanych Ziemi i Marsie.
Ziemskie rzeki musiały adaptować się ciągle w przeszłości do zmieniającego się ukształtowania na skutek ruchu płyt tektonicznych. W jednym miejscu ruchy płyt kontynentalnych tworzyły masywy górskie, a w drugim otwierały znane dzisiaj oceany. Dziś wierzy się, że Mars ukształtował się głównie podczas pierwotnej formacji planety oraz okresu zwanego Wielkim Bombardowaniem. Wtedy przez setki milionów lat asteroidy uderzały w ciała wewnętrznego Układu Słonecznego, tworząc kratery i inicjując aktywność wulkaniczną.
Zadaniem naukowców było wyciągnięcie wniosków z tego jak topografia zmieniała rzeki na Marsie i Ziemi i wykorzystanie tej wiedzy w odwrotnym wnioskowaniu – na bazie dolin na Tytanie, trzeba było dowiedzieć się jak zmieniała się jego topografia. Bazuje się tutaj na założeniu, że podobnie jak na Ziemi i Marsie tak i na Tytanie zmiany w ukształtowaniu terenu zmieniały cechy dolin rzecznych.
Mapy Marsa i Ziemi pomagają w badaniu Tytana
Na początku zespół przygotował mapy sieci rzecznych dla Ziemi, Marsa i Tytana. Przez to, że Tytan pokryty jest grubą warstwą gęstej atmosfery dokładność mapy Tytana znacznie odbiegała od posiadanych danych z Ziemi czy nawet Marsa. Dlatego na początku sprowadzono mapy Marsa i Ziemi do podobnej rozdzielczości ułatwiającej analizę porównawczą. Następnie badacze nanieśli na wszystkie trzy mapy kierunki w jakich rzeki zdawały się płynąć teraz bądź w przeszłości. Następnie na mapy sieci rzek nałożono szczegóły topograficzne. Dokonując stosownych porównań okazało się, że Tytan dużo bardziej przypomina w swych szczegółach ukształtowania Marsa niż Ziemię.
- Można domniemywać na bazie tych odkryć, że gdy tylko jakaś sonda wykona dokładniejsze obrazy księżyca, to zobaczymy na nim powierzchnię przypominającą bardziej Marsa niż Ziemię, z wielkoskalowymi wyżynami i nizinami, które uksztaltowały się w odległej przeszłości Tytana i które od dawna ukształtowane zostały przez płynące wody – mówi współautor pracy Taylor Perron z MIT. - Będzie to różniło się od topografii znanej na Ziemi, gdzie przez historię planety nowe masywy górskie pojawiały się, a rzeki stale zmieniały kierunek przepływu walcząc przeciwko tym zmianom.
Ostatnim pytaniem na jaki próbowali odpowiedzieć naukowcy było to w jakim stopniu uderzenia asteroid wpływały na topografię Marsa. Na bazie analizy sieci rzek okazuje się, że uderzenia asteroid miały największy wpływ na ukształtowanie powierzchni we wczesnej fazie historii planety, później ich wpływ na kształtowanie Czerwonej Planety był znikomy.
Misja Cassini zmierza do końca, przewidzianego na wrzesień. Miejmy nadzieję, że odkrycia dotyczące powierzchni intrygującego księżyca uzyskiwane niebezpośrednio z obrazów wykonanych przez statek Cassini pozwolą zaplanować przyszłą misję, która kiedyś poleci w te rejony Układu Słonecznego, odkrywając przed nami więcej tajemnic spod azotowej powłoki największego księżyca Saturna.
Źródło: Phys/Science
Więcej informacji:
- Study finds history of Titan's landscape resembles that of Mars, not Earth (Phys.org)
- Global drainage patterns and the origins of topographic relief on Earth, Mars, and Titan (oryginalny artykuł, Science 19 May 2017 356(6339), DOI: 10.1126/science.aag017)
- galeria zdjęć Tytana sondy Cassini (NASA JPL)
