Titan, najveći Saturnov mesec, jedino je drugo planetarno telo u Sunčevom sistemu koje trenutno ima aktivne reke, jezera i mora. Smatra se da su ovi ovozemaljski rečni sistemi ispunjeni tečnim metanom i etanom koji se ulivaju u široka jezera i mora, od kojih su neka velika kao Velika jezera na Zemlji.
Postojanje Titanovih velikih mora i manjih jezera potvrđeno je 2007. godine, snimcima koje je napravila NASA-in svemirski brod Kasini. Od tada, naučnici su proučavali te i druge slike u potrazi za tragovima misterioznog tečnog okruženja Meseca.
Geolozi sa MIT-a su proučavali obale Titana i kroz simulacije pokazali da su velika mora Meseca verovatno bila oblikovana talasima. Do sada su naučnici pronalazili indirektne i konfliktne znake talasne aktivnosti, na osnovu udaljenih slika Titanove površine.
Tim MIT-a je zauzeo drugačiji pristup da istraži prisustvo talasa na Titanu, tako što je prvo modelirao načine na koje jezero može erodirati na Zemlji. Zatim su primenili svoje modelovanje na Titanovim morima kako bi utvrdili koji je oblik erozije mogao da proizvede obale na Kasinijevim slikama. Talasi su, otkrili su, najverovatnije objašnjenje.
Istraživači naglašavaju da njihovi rezultati nisu konačni; da bi se potvrdilo da na Titanu postoje talasi biće potrebna direktna posmatranja talasne aktivnosti na površini Meseca.
„Možemo reći, na osnovu naših rezultata, da ako su obale Titanovog mora erodirale, talasi su najverovatniji krivci“, kaže Tejlor Peron, Sesil i Ida Grin profesor za Zemljine, atmosferske i planetarne nauke na MIT-u.
„Ako bismo mogli da stojimo na ivici jednog od Titanovih mora, mogli bismo da vidimo talase tečnog metana i etana kako zapljuskuju obalu i razbijaju se o obale tokom oluja. I bili bi sposobni da erodiraju materijal od kojeg je obala napravljena. .“
Perron i njegove kolege, uključujući prvu autorku Rouz Palermo, bivšu studentkinju Zajedničkog programa MIT-VHOI i geologa istraživanja u Geološkom zavodu SAD, objavili su svoju studiju u časopisu Science Advances. Njihovi koautori uključuju istraživača sa MIT-a Džejsona Soderbloma, bivšeg postdoktora MIT-a Sem Birča, sada docenta na Univerzitetu Braun, Endrua Eštona na Okeanografskoj instituciji Voods Hole i Aleksandra Hejsa sa Univerziteta Kornel.
Prisustvo talasa na Titanu je donekle kontroverzna tema otkako je Kasini primetio tela tečnosti na površini Meseca.
„Neki ljudi koji su pokušali da vide dokaze o talasima nisu ih videli i rekli su: „Ova mora su glatka kao ogledalo“, kaže Palermo. „Drugi su rekli da su videli neku hrapavost na površini tečnosti, ali nisu bili sigurni da li su talasi izazvalo to.“
Saznanje da li Titanova mora domaćin talasne aktivnosti može dati naučnicima informacije o klimi Meseca, kao što je jačina vetrova koji bi mogli da podignu takve talase. Informacije o talasima takođe mogu pomoći naučnicima da predvide kako bi se oblik Titanovih mora mogao razvijati tokom vremena.
Umesto da traži direktne znake talasastih karakteristika na slikama Titana, Perron kaže da je tim morao da „preduzme drugačiji potez i vidi, samo gledajući oblik obale, da li možemo da kažemo šta je erodiralo obale .“
Veruje se da su Titanova mora nastala kada je sve veći nivo tečnosti preplavio pejzaž ispresecan rečnim dolinama. Istraživači su se usredsredili na tri scenarija za ono što se sledeće moglo dogoditi: nema erozije obale; erozija izazvana talasima; i „ujednačena erozija“, koju pokreće ili „rastvaranje“, u kome tečnost pasivno rastvara materijal obale, ili mehanizam u kome se obala postepeno osipa pod sopstvenom težinom.
Istraživači su simulirali kako će se različiti oblici obale razvijati pod svakim od tri scenarija. Da bi simulirali eroziju izazvanu talasima, uzeli su u obzir promenljivu poznatu kao „dohvati“, koja opisuje fizičku udaljenost od jedne tačke na obali do suprotne strane jezera ili mora.
„Eroziju talasa pokreće visina i ugao talasa“, objašnjava Palermo. „Koristili smo dohvat za približnu visinu talasa, jer što je veći dohvat, to je duža razdaljina preko koje vetar može da duva i talasi mogu rasti.
Da bi testirali kako bi se oblici obale razlikovali između ova tri scenarija, istraživači su počeli sa simuliranim morem sa poplavljenim rečnim dolinama oko njegovih ivica. Za eroziju izazvanu talasima, izračunali su udaljenost od svake pojedinačne tačke duž obale do svake druge tačke i pretvorili ove udaljenosti u visine talasa.
Zatim su pokrenuli svoju simulaciju da vide kako će talasi vremenom erodirati početnu obalu. Oni su ovo uporedili sa načinom na koji će ista obala evoluirati pod erozijom izazvanom uniformnom erozijom. Tim je ponovio ovo uporedno modeliranje za stotine različitih početnih oblika obale.
Otkrili su da su krajnji oblici veoma različiti u zavisnosti od osnovnog mehanizma. Najznačajnije, ravnomerna erozija je proizvela naduvane obale koje su se ravnomerno širile svuda unaokolo, čak i u poplavljenim rečnim dolinama, dok je talasna erozija uglavnom izgladila delove obale izložene velikim udaljenostima, ostavljajući poplavljene doline uskim i grubim.
„Imali smo iste početne obale i videli smo da dobijate zaista drugačiji konačni oblik pod uniformnom erozijom u odnosu na eroziju talasa“, kaže Perron. „Sve one izgledaju kao leteće špageti čudovište zbog poplavljenih rečnih dolina, ali dve vrste erozije proizvode veoma različite krajnje tačke.
Tim je proverio svoje rezultate upoređujući njihove simulacije sa stvarnim jezerima na Zemlji. Otkrili su istu razliku u obliku između zemaljskih jezera za koje se zna da su erodirani talasima i jezera zahvaćenih uniformnom erozijom, kao što je rastvaranje krečnjaka.
Njihovo modeliranje otkrilo je jasne, karakteristične oblike obale, u zavisnosti od mehanizma kojim su evoluirali. Tim se tada zapitao: Gde bi se Titanove obale uklapale, unutar ovih karakterističnih oblika?
Posebno su se fokusirali na četiri najveća, najbolje mapirana mora Titana: Kraken Mare, koja je po veličini uporediva sa Kaspijskim morem; Ligeia Mare, koje je veće od jezera Superior; Punga Mare, koje je duže od jezera Viktorija; i Ontario Lacus, koji je oko 20 procenata veći od svog zemaljskog imenjaka.
Tim je mapirao obale svakog mora Titana koristeći Kasinijeve radarske slike, a zatim primenio svoje modeliranje na svaku od morskih obala da vidi koji mehanizam erozije najbolje objašnjava njihov oblik. Otkrili su da se sva četiri mora dobro uklapaju u model erozije vođene talasima, što znači da su talasi proizveli obale koje su najviše ličile na četiri Titanova mora.
„Otkrili smo da ako su obale erodirale, njihovi oblici su više u skladu sa erozijom talasima nego sa ravnomernom erozijom ili bez erozije uopšte“, kaže Perron.
Istraživači rade na utvrđivanju koliko jaki moraju biti vetrovi Titana da bi pokrenuli talase koji bi mogli više puta da odrube obale. Takođe se nadaju da će, po obliku Titanovih obala, dešifrovati iz kojih pravaca vetar pretežno duva.
„Titan predstavlja ovaj slučaj potpuno netaknutog sistema“, kaže Palermo. „To bi nam moglo pomoći da naučimo fundamentalnije stvari o tome kako obale erodiraju bez uticaja ljudi, a možda nam to može pomoći da bolje upravljamo našim obalama na Zemlji u budućnosti.“
