|
Дюны показывают изменения среды на других планетах
|
|
|
|
Дюны, насыпи песка, образованные ветром, которые варьируются от ряби на пляже до высоких гигантов в пустыне, являются воплощением поверхностных процессов, изменения климата и окружающей атмосферы. На протяжении десятилетий ученые ломали голову над тем, почему они образуют разные узоры. Теперь исследователи из Стэнфорда нашли способ интерпретировать значение этих паттернов. Их результаты, опубликованные в журнале Geology, могут быть использованы в качестве нового инструмента для понимания изменений окружающей среды на любом планетарном теле, на котором есть дюны, включая Венеру, Землю, Марс, Титан, Ио и Плутон. «Когда вы смотрите на другие планеты, все, что у вас есть, — это снимки, сделанные с расстояния от сотен до тысяч километров от поверхности. Вы можете видеть дюны — но это все. У вас нет доступа к поверхности», — сказал старший автор исследования Матье. Лапотр, доцент кафедры наук о Земле и планетах в Стэнфордской школе устойчивого развития Дёрра. «Эти результаты предлагают действительно захватывающий новый инструмент для расшифровки истории окружающей среды этих других планет, о которых у нас нет данных».
|
|
|
|
Ученые проанализировали спутниковые снимки 46 полей дюн на Земле и Марсе и изучили, как дюны взаимодействуют или обмениваются песком. Физически взаимодействия дюн проявляются в местах, где гребни двух дюн очень близко подходят друг к другу. В результате таких взаимодействий дюны эволюционируют в сторону бездефектного узора, отражающего состояние равновесия с местными условиями. Таким образом, исследователи предположили, что большое количество взаимодействий, в свою очередь, должно сигнализировать о недавних или локальных изменениях этих граничных условий. Чтобы проверить свою гипотезу, они использовали данные с Земли и Марса, чтобы проверить, как известные изменения условий окружающей среды, такие как направление ветра или количество доступного песка, влияют на взаимодействие дюн в полях дюн.
|
|
|
В части китайской пустыни Тенггер исследователи однажды выровняли поле дюн, чтобы получить основу для понимания его последующего преобразования. Авторы исследования проанализировали спутниковые снимки поля дюн с 2016 по 2022 год, чтобы увидеть, как оно росло от плоского дна до больших дюн в равновесии с окружающей средой. «Когда дюны и их узоры не находились в равновесии с их текущими условиями, плотность взаимодействия была высокой, и со временем мы могли видеть, что она постоянно уменьшалась, как и ожидалось из нашей гипотезы», — сказал Лапотр. Затем они исследовали дюны, мигрирующие через долину в пустыне Намиб, чтобы увидеть, как изменения ветровых условий, вызванные топографией, влияют на структуру дюн. Они обнаружили, что дюны за пределами долины имеют мало дефектов в своем узоре, но по мере того, как они мигрируют через долину, которая начинается очень широкой, затем сужается, а затем снова становится широкой, дюны больше взаимодействуют друг с другом.
|
|
|
|
«Поскольку песок и ветер устремляются в долину, дюны чувствуют изменение своих граничных условий, и их структура должна корректироваться», — сказал ведущий автор исследования Колин Марвин, доктор философии. студент в области наук о Земле и планетах. «Они перемещаются в часть за пределами долины и снова приспосабливаются к своим неограниченным условиям, и мы видим снижение количества взаимодействий. Это именно то, что мы ожидали увидеть». Они также обнаружили, что эта закономерность верна на Марсе, где вокруг северного полюса расположено большое поле дюн. Там мигрирующие дюны обосновались в своих нынешних условиях — они хорошо расположены, выглядят одинаково, имеют одинаковый размер — и из-за этого очень мало взаимодействуют друг с другом. Но дальше по ветру ветер становится более изменчивым, а мороз местами затрудняет сдувание зерна. Там дюны реагируют на это изменение до тех пор, пока они не мигрируют достаточно далеко в эти новые условия, чтобы их модель снова созрела, уменьшая количество взаимодействий с дюнами.
|
|
|
|
«У нас есть верхняя граница времени, которое требуется данной дюне, чтобы приспособиться к изменениям условий окружающей среды, и это время, необходимое дюне, чтобы мигрировать на расстояние, равное одной длине дюны», — сказал Марвин. «Мы можем использовать это для диагностики недавних изменений условий окружающей среды на планетарных телах, где у нас нет никакой информации, кроме изображений, сделанных, например, с орбиты или радара». Понимание недавнего климата Марса путем анализа нынешних моделей дюн может помочь ученым лучше определить, например, широту и глубину, где будущие астронавты смогут найти водяной лед в недрах, добавил Лапотр. Исследование также информирует экспертов о механике дюн на Земле, что может помочь им лучше интерпретировать горные породы Земли и, следовательно, далекое прошлое нашей планеты. На Титане, спутнике Сатурна, этот подход может раскрыть информацию о топографии вокруг экватора и тропиков, которые находятся недалеко от того места, где в середине 2030-х годов должен будет приземлиться Dragonfly Mission.
|
|
|
|
«Топография может рассказать вам о многих разных вещах, например, о геологической истории планеты: есть ли на Титане тектоника? Как работает недра Титана и как они связаны с поверхностью? Есть ли значительная эрозия?» — сказал Лапотр. «Интерпретация паттернов дюн может вызвать своего рода цепную реакцию, когда вы вводите новое ограничение, и группе людей будет полезно сделать кучу открытий в будущем». Поскольку другие планеты имеют разные размеры, гравитацию, температуру и состав, их геологические процессы будут отличаться. По сравнению с марсоходом, который приземляется в одной точке планеты для сбора информации, спутниковые данные о целых полях дюн могут значительно улучшить понимание учеными этих внеземных тел и того, как они могут информировать нас о Земле. «Если мы хотим понять, что произошло в прошлом, или если мы хотим предсказать, что произойдет в будущем, это трудно сделать, когда все, что вам нужно для создания этих моделей, — это одна точка данных или всего одна планета», — сказал Лапотр. . «В конечном счете, такая информация позволяет нам лучше интерпретировать прошлое Земли, а также предсказывать будущее Земли».
|
|
|
|
Источник
|
