У Титана и Земли есть много общего, но не в том, что касается песка.
На Земле песчинки появляются в результате разрушения, но на Титане, возможно, все наоборот - большинство песка является результатом накопления.
Такая теория возникла у ученых проекта "Кассини" после изучения массивных песчаных дюн Титана с помощью спектрометра видимого и инфракрасного диапазона. Новые наблюдения увеличивают возможность того, что большинство песка появляется из углеводородных взвесей, падающих с неба, которые, оказавшись на поверхности, слепляются вместе и дорастают до размеров частиц песка.
Дюны Титана из темного органического материала, обнаруженные в 2005 году при помощи РЛС с формированием изображения, установленной на "Кассини", выглядят как громадные наносы кофейной гущи. С тех пор ученые "Кассини" пытаются выяснить, чем дюны Титана напоминают земные, марсианские и венерианские, чем отличаются от них, и почему. Благодаря этому исследователи начинают лучше понимать фундаментальные физические процессы, которые формируют поверхности планет.
В майском номере журнала "Икар" (Icarus) за 2008 год ученые проекта "Кассини" сообщили, что дюны содержат меньше водного льда, чем остальной Титан. Темно-коричневые пески выглядят так,
будто они состоят из тех же сложных органических веществ, которые преобладают в туманной атмосфере Титана. Если и внутренний состав дюн такой же, то органического песка оказывается слишком много, чтобы его образование можно было объяснить только процессом эрозии.
Новые данные, возможно, помогут объяснить, как частицы углеводорода размером с частицы сигаретного дыма, попав на поверхность, вырастают в песчинки путем так называемого "спекания" - легкого плавления, которое сваривает частицы вместе. Возможно, именно процес спекания производит песчинки нужных размеров (0,18-0,25 мм), идеальные для переноса ветром и образования дюн.
Исследователь Джейсон У. Барнс (Jason W. Barnes) из Исследовательского центра Эймса, Моффет Филд, штат Калифорния, отвечает на некоторые вопросы о недавних исследованиях титановых дюн:
В. Благодаря каким эрозийным процессам может появляться песок Титана - включают ли они эрозию русел текущих рек, похожую на пескообразующие процессы, известные нам на Земле?
О. Поскольку Титан имеет русла, по которым течет жидкий метан, изначальная идея была, что речная эрозия сквозь титановую ледяную кору разбивает коренные породы на частички размером с пыль, из которых потом формируются дюны. Однако наши данные показывают, что песок не состоит изо льда, как предполагалось. Вместо этого песок кажется состоящим из органических частиц. Поэтому, хотя речная эрозия может играть определенную роль в образовании песка Титана, этот процесс явно более сложный, чем мы предвидели, и речная эрозия в нем - не главное.
В. То есть одна из теорий - что дюны образуются частицами аэрозоля, который падает на поверхность и накапливается в течение долгого времени?
О. По существу, да. Хитрость в том, что частицы в атосфере в десятки миллионов раз меньше, чем частицы песка. Поэтому в этой "восходящей" гипотезе аэрозольные частицы слепляются в большие песчинки через процесс, называемый спеканием. [При этом частицы достаточно разогреты, чтобы слепляться в песчинки]. Спекание протекает очень медленно, но похоже, что Титан просуществовал достаточно долго, чтобы данный процесс имел место.
В. Вы называете вещество на Титане песком, но опишите, в чем состоит сходство и различие между ним и тем песком, который мы видим на Земле в дюнах и на пляжах.
О. Для геолога песок - это набор частиц с характерными размерами 0,0625-2 мм. Поэтому, хотя большинство песка здесь, на Земле, состоит из силикатов, есть также песчаные дюны из сульфата кальция в Белых Песках, Нью-Мехико. А когда речь заходит о пляжах, мы видим еще большее разнообразие. В дополнение к обычным силикатным пляжам есть и другие: на Гаваях, например, есть черные песчаные пляжи (состоящие из темного вулканического базальта), пляжи розового песка (из кораллов) и даже пляжи зеленого песка (состоящие из оливенита - минерала, существующего в земной мантии).
Наши измерения показывают, что песок Титана вероятно состоит из органических молекул, и поэтому похож на 100-метровые горы кофейной гущи.
В. Среднее расстояние между дюнами составляет 2,1 км. Это похоже на то, что наблюдается на Земле?
О. Учитывая отличия в гравитации, химическом окружении, температуре и атмосфере Титана, интервалы между дюнами на удивление похожи на те, которые мы видим в пустыне Намиб в юго-западной Африке здесь, на Земле. Геологический механизм, который регулирует расстояние между дюнами, до конца не ясен, поэтому мы не уверены, являются ли похожие расстояния совпадением или мы наблюдаем проявление более глубоких механизмов, лежащих в основе формирования дюн.
В. Опишите, пожалуйста, флюгерные эффекты на дюнах.
О. Дюны Титана относятся так называемому продольному типу дюн. Гребни этих дюн ориентированы параллельно среднему направлению верта. То же самое мы видим в огромных песчаных морях на Земле: Сахаре, Намибии и Австралии. Однако почти все дюны в западном полушарии другие - они имеют гребни, перпендикулярные к направлению ветра.
Мы считаем, что знаем, какой ветряной режим формирует продольные дюны, и это позволяет нам делать выводы о направлении ветра на поверхности Титана по ориентации гребней дюн. Это действительно очень важно - до сих пор единственные поверхностные ветра, которые были измерены - это ветра на месте посадки "Гюйгенса". Современные модели глобальной циркуляции (которые, по всеобщему признанию, обладают довольно низкой точностью), предсказывают направление ветра, противоположное тому, что показывает ориентация дюн. Поэтому нанесение на карту ориентации дюн позволяет не просто узнать, как ведут себя ветры на поверхности, но и сделать это из космоса, а не посылая тысячи посадочных модулей.
В. Вы также сообщаете, что картографический спектрометр видимого и инфракрасного спектра увидел "междюновые" промежутки. Какое значение имеет возможность взглянуть на грунт, проглядывающий сквозь подошвы дюн?
О. Подложка между дюнами позволяет нам знать, на какой местности располагается дюна. Поверхность Титана достаточно неоднородна, а дюны находятся только на некоторых участках поверхности возле экватора. Мы еще не знаем, почему. Но соотнося то, на какой местности дюны формируются, а на какой - нет, мы надеемся обнаружить глобальные механизмы формирования и эволюции дюн.
В. Какие будущие измерения "Кассини" позволят получить больше информации о составе подложки?
О. Сейчас, когда мы знаем, на что смотреть, корреляция прошлых и будущих наблюдений от картографического спектрометра и системы получения изображений "Кассини", возможно, поможет точно сказать, какие местности предпочитают дюны, почему, и что эти предпочтения означают для глобальной геологии Титана.
Каролина Мартинез
Carolina Martinez
Источник:
NASA
На Земле песчинки появляются в результате разрушения, но на Титане, возможно, все наоборот - большинство песка является результатом накопления.
Такая теория возникла у ученых проекта "Кассини" после изучения массивных песчаных дюн Титана с помощью спектрометра видимого и инфракрасного диапазона. Новые наблюдения увеличивают возможность того, что большинство песка появляется из углеводородных взвесей, падающих с неба, которые, оказавшись на поверхности, слепляются вместе и дорастают до размеров частиц песка.
Дюны Титана из темного органического материала, обнаруженные в 2005 году при помощи РЛС с формированием изображения, установленной на "Кассини", выглядят как громадные наносы кофейной гущи. С тех пор ученые "Кассини" пытаются выяснить, чем дюны Титана напоминают земные, марсианские и венерианские, чем отличаются от них, и почему. Благодаря этому исследователи начинают лучше понимать фундаментальные физические процессы, которые формируют поверхности планет.
В майском номере журнала "Икар" (Icarus) за 2008 год ученые проекта "Кассини" сообщили, что дюны содержат меньше водного льда, чем остальной Титан. Темно-коричневые пески выглядят так,
будто они состоят из тех же сложных органических веществ, которые преобладают в туманной атмосфере Титана. Если и внутренний состав дюн такой же, то органического песка оказывается слишком много, чтобы его образование можно было объяснить только процессом эрозии.Новые данные, возможно, помогут объяснить, как частицы углеводорода размером с частицы сигаретного дыма, попав на поверхность, вырастают в песчинки путем так называемого "спекания" - легкого плавления, которое сваривает частицы вместе. Возможно, именно процес спекания производит песчинки нужных размеров (0,18-0,25 мм), идеальные для переноса ветром и образования дюн.
Исследователь Джейсон У. Барнс (Jason W. Barnes) из Исследовательского центра Эймса, Моффет Филд, штат Калифорния, отвечает на некоторые вопросы о недавних исследованиях титановых дюн:
В. Благодаря каким эрозийным процессам может появляться песок Титана - включают ли они эрозию русел текущих рек, похожую на пескообразующие процессы, известные нам на Земле?
О. Поскольку Титан имеет русла, по которым течет жидкий метан, изначальная идея была, что речная эрозия сквозь титановую ледяную кору разбивает коренные породы на частички размером с пыль, из которых потом формируются дюны. Однако наши данные показывают, что песок не состоит изо льда, как предполагалось. Вместо этого песок кажется состоящим из органических частиц. Поэтому, хотя речная эрозия может играть определенную роль в образовании песка Титана, этот процесс явно более сложный, чем мы предвидели, и речная эрозия в нем - не главное.
В. То есть одна из теорий - что дюны образуются частицами аэрозоля, который падает на поверхность и накапливается в течение долгого времени?
О. По существу, да. Хитрость в том, что частицы в атосфере в десятки миллионов раз меньше, чем частицы песка. Поэтому в этой "восходящей" гипотезе аэрозольные частицы слепляются в большие песчинки через процесс, называемый спеканием. [При этом частицы достаточно разогреты, чтобы слепляться в песчинки]. Спекание протекает очень медленно, но похоже, что Титан просуществовал достаточно долго, чтобы данный процесс имел место.
В. Вы называете вещество на Титане песком, но опишите, в чем состоит сходство и различие между ним и тем песком, который мы видим на Земле в дюнах и на пляжах.
О. Для геолога песок - это набор частиц с характерными размерами 0,0625-2 мм. Поэтому, хотя большинство песка здесь, на Земле, состоит из силикатов, есть также песчаные дюны из сульфата кальция в Белых Песках, Нью-Мехико. А когда речь заходит о пляжах, мы видим еще большее разнообразие. В дополнение к обычным силикатным пляжам есть и другие: на Гаваях, например, есть черные песчаные пляжи (состоящие из темного вулканического базальта), пляжи розового песка (из кораллов) и даже пляжи зеленого песка (состоящие из оливенита - минерала, существующего в земной мантии).
Наши измерения показывают, что песок Титана вероятно состоит из органических молекул, и поэтому похож на 100-метровые горы кофейной гущи.
В. Среднее расстояние между дюнами составляет 2,1 км. Это похоже на то, что наблюдается на Земле?
О. Учитывая отличия в гравитации, химическом окружении, температуре и атмосфере Титана, интервалы между дюнами на удивление похожи на те, которые мы видим в пустыне Намиб в юго-западной Африке здесь, на Земле. Геологический механизм, который регулирует расстояние между дюнами, до конца не ясен, поэтому мы не уверены, являются ли похожие расстояния совпадением или мы наблюдаем проявление более глубоких механизмов, лежащих в основе формирования дюн.
В. Опишите, пожалуйста, флюгерные эффекты на дюнах.
О. Дюны Титана относятся так называемому продольному типу дюн. Гребни этих дюн ориентированы параллельно среднему направлению верта. То же самое мы видим в огромных песчаных морях на Земле: Сахаре, Намибии и Австралии. Однако почти все дюны в западном полушарии другие - они имеют гребни, перпендикулярные к направлению ветра.
Мы считаем, что знаем, какой ветряной режим формирует продольные дюны, и это позволяет нам делать выводы о направлении ветра на поверхности Титана по ориентации гребней дюн. Это действительно очень важно - до сих пор единственные поверхностные ветра, которые были измерены - это ветра на месте посадки "Гюйгенса". Современные модели глобальной циркуляции (которые, по всеобщему признанию, обладают довольно низкой точностью), предсказывают направление ветра, противоположное тому, что показывает ориентация дюн. Поэтому нанесение на карту ориентации дюн позволяет не просто узнать, как ведут себя ветры на поверхности, но и сделать это из космоса, а не посылая тысячи посадочных модулей.
В. Вы также сообщаете, что картографический спектрометр видимого и инфракрасного спектра увидел "междюновые" промежутки. Какое значение имеет возможность взглянуть на грунт, проглядывающий сквозь подошвы дюн?
О. Подложка между дюнами позволяет нам знать, на какой местности располагается дюна. Поверхность Титана достаточно неоднородна, а дюны находятся только на некоторых участках поверхности возле экватора. Мы еще не знаем, почему. Но соотнося то, на какой местности дюны формируются, а на какой - нет, мы надеемся обнаружить глобальные механизмы формирования и эволюции дюн.
В. Какие будущие измерения "Кассини" позволят получить больше информации о составе подложки?
О. Сейчас, когда мы знаем, на что смотреть, корреляция прошлых и будущих наблюдений от картографического спектрометра и системы получения изображений "Кассини", возможно, поможет точно сказать, какие местности предпочитают дюны, почему, и что эти предпочтения означают для глобальной геологии Титана.
Каролина Мартинез
Carolina Martinez
Источник:
NASA
Комментариев нет:
Отправить комментарий