Как учените изучаваха времето на далечни планети

От Андрю Гън за The Conversation

Какво е усещането да си на повърхността на Марс или Венера? Или дори по-далеч, като на Плутон или Титан, луната на Сатурн?

Това любопитство подобри изследването на космоса след пускането на Спутник 1 преди 65 години.

Но ние едва започваме да надраскаме повърхността на това, което е известно за другите планетни тела в Слънчевата система.

Нашето ново проучване, публикувано днес в Nature Astronomy, показва как някои малко вероятни кандидати – а именно пясъчните дюни – могат да дадат представа за времето и условията, които бихте могли да срещнете, ако стоите на далечно планетарно тяло.

Какво има в песъчинката?

Известният английски поет Уилям Блейк се чудеше какво означава “да видиш свят в пясъчно зърно”.

В нашето проучване ние взехме това за номинална стойност. Идеята беше да се използва самото присъствие на пясъчни дюни, за да се разбере какви условия съществуват на повърхността на един свят.

За да съществуват дюни, има два критерия „Златокоска“, които трябва да бъдат изпълнени. Първият е доставка на ерозиращи, но издръжливи зърна.

Трябва също да има достатъчно бързи ветрове, за да издухат тези зърна на земята, но не достатъчно бързи, за да ги пренесат високо в атмосферата.

Досега директното измерване на ветровете и седиментите беше възможно само на Земята и Марс.

Въпреки това, ние наблюдавахме разнесени от вятъра седименти върху няколко други тела (и дори комети) чрез сателит.

Самото присъствие на такива дюни върху тези тела предполага, че условията на Златокосата са изпълнени.

Прочетете | Как заснехме първото изображение на свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път

Нашата работа се фокусира върху Венера, Земята, Марс, Титан, Тритон (най-голямата луна на Нептун) и Плутон. Нерешените дебати за тези органи се водят от десетилетия.

Как помирявате привидно раздуханите от вятъра характеристики на повърхностите на Тритон и Плутон с тяхната тънка, слаба атмосфера?

Защо виждаме толкова плодотворна дейност на пясък и прах на Марс, въпреки измерените ветрове, които изглеждат твърде слаби, за да го издържат?

И гъстата, знойна атмосфера на Венера движи ли пясък по начина, по който въздухът или водата се движат на Земята?

Напредване на дебата

Нашето проучване предлага прогнози за ветровете, необходими за преместване на утайката върху тези тела, и колко лесно тези утайки биха се разбили при тези ветрове.

Изградихме тези прогнози, като събрахме резултатите от множество други изследователски статии и ги изпробвахме спрямо всички експериментални данни, до които можехме да стигнем.

След това приложихме теориите към всяко от шестте тела, разчитайки на телескопни и сателитни измервания на променливи като гравитация, състав на атмосферата, повърхностна температура и устойчивост на утайката.

Проучванията преди нашето са се фокусирали или върху праговата скорост на вятъра, необходима за преместване на пясък, или върху силата на различни частици утайка.

Нашата работа ги комбинира – гледайки колко лесно могат да се разбият частиците при метеорологични условия при транспортиране на пясък върху тези тела.

Например, знаем, че екваторът на Титан има пясъчни дюни, но не знаем какви седименти обграждат екватора.

Дали това е чиста органична мъгла, която вали от атмосферата, или е смесена с по-плътен лед?

В крайна сметка открихме, че хлабавите агрегати от органична мъгла ще се разпаднат при сблъсък, ако бъдат издухани от ветрове на екватора на Титан.

Това означава, че дюните на Титан вероятно не са съставени от чисто органична мъгла. За да се построи дюна, седиментите трябва да бъдат издухани от вятъра за дълго време (някои пясъци в земните дюни са на милион години).

Ние също така открихме, че скоростта на вятъра трябва да е прекомерно висока на Плутон, за да транспортира метан или азотен лед (за който се предполагаше, че са утайките от дюните на Плутон).

Това поставя под въпрос дали “дюните” на равнината на Плутон, Sputnik Planitia, са дюни.

По-скоро може да са вълни на сублимация. Това са подобни на дюни форми на релефа, резултат от сублимацията на материали, а не от ерозията на седиментите (като тези, наблюдавани на северната полярна шапка на Марс).

Нашите резултати за Марс предполагат, че повече прах се генерира от разнесения от вятъра пясък на Марс, отколкото на Земята.

Това предполага, че нашите модели на марсианската атмосфера може да не улавят ефективно силните “катабатични” ветрове на Марс, които са студени пориви, които духат надолу през нощта.

Потенциал за изследване на космоса

Това изследване идва на интересен етап в изследването на космоса.

За Марс имаме относително изобилие от наблюдения; пет космически агенции провеждат активни мисии в орбита или на място. Проучвания като нашето помагат да се осветлят целите на тези мисии и пътищата, по които се движат роувъри като Perseverance и Zhurong.

На ръба на Слънчевата система Тритон не е наблюдаван в детайли след прелитането на Вояджър 2 на НАСА през 1989 г.

В момента има предложение за мисия, която, ако бъде избрана, ще има сонда, пусната през 2031 г. за изследване на Тритон, преди да се унищожи, докато лети през атмосферата на Нептун.

Планираните мисии до Венера и Титан през следващото десетилетие ще революционизират нашето разбиране и за двете.

Мисията на НАСА Dragonfly, която се очаква да напусне Земята през 2027 г. и да пристигне на Титан през 2034 г., ще приземи безпилотен хеликоптер върху дюните на Луната.

Плутон беше наблюдаван по време на прелитане през 2015 г. от текущата мисия на НАСА New Horizons, но няма планове да се върне.

Авторът е преподавател в университета Монаш.

.

Add Comment