Новая методика позволяет исследовать реки на Марсе и Титане
Новая методика, разработанная геологами Массачусетского технологического института, позволяет ученым увидеть, насколько интенсивно раньше текли реки на Марсе и как они текут в настоящее время на Титане. Метод использует спутниковые наблюдения для оценки скорости, с которой реки перемещают жидкость.
Команда Массачусетского технологического института подсчитала, насколько быстрыми и глубокими были реки в определенных регионах Марса более 1 миллиарда лет назад. Ученые также сделали аналогичные оценки для действующих в настоящее время рек на Титане.
Профессор Тейлор Перрон и его коллеги опубликовали свои результаты в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Группа основывалась на работе Гэри Паркера, который в 2000-х годах разработал серию математических уравнений для описания речного стока на Земле. Он обнаружил, что существуют взаимосвязи между физическими параметрами реки — ее шириной, глубиной и уклоном — и скоростью, с которой она течет. Он составил уравнения для математического описания этих взаимосвязей, учитывающие другие переменные, такие как гравитационное поле, действующее на реку, а также размер и плотность наносов, перемещаемых по руслу реки.
На Земле геологи могут проводить полевые измерения, чтобы точно предсказать скорость течения реки или то, сколько воды и наносов она может перенести вниз по течению. Но для рек на других планетах измерения ограничены и основаны на изображениях и измерениях, собранных успутниками.
Ученые поняли, что любая оценка рек на Марсе или Титане должна основываться на нескольких характеристиках, которые можно измерить по удаленным изображениям. Первый автор статьи Сэмюэл Берч адаптировал уравнения Паркера для работы только с входными данными по ширине и наклону.
Он применил полученные уравнения к древним рекам, ведущим в кратеры Гейл и Езеро на Марсе. Чтобы предсказать скорость течения каждой реки, ученый подключил уравнения гравитации Марса и оценки ширины и уклона каждой реки, основанные на изображениях и измерениях высоты, сделанных орбитальными спутниками.
Команда обнаружила, что реки, вероятно, текли не менее 100 000 лет в кратере Гейл и не менее 1 миллиона лет в кратере Езеро. Ученые также смогли сравнить свои прогнозы относительно среднего размера отложений в русле каждой реки с фактическими полевыми измерениями марсианских зерен вблизи каждой реки, сделанными марсоходами НАСА Curiosity и Perseverance.
Эти измерения позволили команде проверить, что их уравнения, примененные на Марсе, были точными.
Затем команда обратилась к Титану. Ученые сосредоточились на двух местах, где можно измерить речные склоны, включая реку, впадающую в озеро размером с озеро Онтарио. Эта река, по-видимому, образует дельту, поскольку впадает в озеро. Однако эта дельта — одна из немногих, которые, как считается, существуют на луне. Почти у каждой видимой реки, впадающей в озеро, таинственным образом отсутствует дельта. Команда также применила свой метод к одной из таких рек без дельты.
Ученые рассчитали стоки обеих рек и обнаружили, что они могут быть сопоставимы с некоторыми из крупнейших рек на Земле, а в дельте, по оценкам, скорость течения равна Миссисипи. Ученые отметили, что в большинстве рек Титана отсутствуют веерообразные отложения. Должен быть какой-то фактор, объясняющий отсутствие речных отложений.
В другом исследовании команда подсчитала, что реки на Титане должны быть шире и иметь более пологий уклон, чем реки с таким же течением на Земле или Марсе. «Титан — самое похожее на Землю место», — говорит Берч. — «Мы только мельком увидели это. Мы знаем, что там, внизу, находится гораздо больше».
