Reke su tekle u još dva sveta u Sunčevom sistemu pored Zemlje: Mars, gde su suvi tragovi i krateri sve što je ostalo od drevnih reka i jezera, i Titan, najveći Saturnov mesec, gde reke tečnog metana teku i danas.
Nova tehnika koju su razvili geolozi sa MIT-a omogućava naučnicima da vide koliko su reke intenzivno tekle na Marsu i kako trenutno teku na Titanu. Metoda koristi satelitska posmatranja da bi procenila brzinu kojom reke pomeraju tečnost i sediment nizvodno.
Primenjujući svoju novu tehniku, tim MIT-a izračunao je koliko su brze i duboke reke bile u određenim regionima na Marsu pre više od milijardu godina. Takođe su napravili slične procene za trenutno aktivne reke na Titanu, iako ga gusta atmosfera Meseca i udaljenost od Zemlje otežava istraživanje, sa mnogo manje dostupnih slika njegove površine od onih na Marsu.
„Ono što je uzbudljivo u vezi sa Titanom je to što je aktivan. Sa ovom tehnikom, imamo metod da pravimo stvarna predviđanja za mesto gde nećemo dobiti više podataka dugo vremena“, kaže Tejlor Peron, profesor Sesil i Ida Grin u Odeljenje MIT-a za Zemljine, atmosferske i planetarne nauke (EAPS). „A na Marsu nam daje vremensku mašinu, da uzmemo reke koje su sada mrtve i dobijemo osećaj kakve su bile kada su aktivno tekle.
Peron i njegove kolege objavili su svoje rezultate u Proceedings of the National Academi of Sciences. Perronovi koautori sa MIT-a su prvi autor Semjuel Birč, Pol Korlis i Džejson Soderblom, sa Rouz Palermo i Endrjuom Eštonom iz Okeanografske ustanove Voods Hole (VHOI), Geri Parker sa Univerziteta Ilinois u Urbana-Šampejnu i saradnici iz Univerzitet Kalifornije u Los Anđelesu, Univerzitet Jejl i Univerzitet Kornel.
Studija tima nastala je iz Peronove i Birčeve zagonetke oko Titanovih reka. Slike koje je napravila NASA-in svemirski brod Kasini pokazuju neobičan nedostatak delti u obliku lepeze na ušćima većine mesečevih reka, za razliku od mnogih reka na Zemlji. Da li je moguće da reke Titana ne nose dovoljno toka ili sedimenta za izgradnju delta?
Grupa je izgrađena na radu koautora Gerija Parkera, koji je 2000-ih razvio seriju matematičkih jednačina za opis toka reke na Zemlji. Parker je proučavao merenja reka direktno na terenu od strane drugih.
Iz ovih podataka je otkrio da postoje određene univerzalne veze između fizičkih dimenzija reke – njene širine, dubine i nagiba – i brzine kojom ona teče. On je sastavio jednačine da bi matematički opisao ove odnose, uzimajući u obzir druge varijable kao što su gravitaciono polje koje deluje na reku, i veličina i gustina sedimenta koji se gura duž korita reke.
„To znači da bi reke različite gravitacije i materijala trebalo da prate slične odnose“, kaže Perron. „To je otvorilo mogućnost da se ovo primeni i na druge planete.“
Na Zemlji, geolozi mogu da vrše terenska merenja širine reke, nagiba i prosečne veličine sedimenta, a sve to se može uneti u Parkerove jednačine da bi se tačno predvideo protok reke, ili koliko vode i nanosa može da se kreće nizvodno. Ali za reke na drugim planetama, merenja su ograničenija i uglavnom se zasnivaju na slikama i merenjima nadmorske visine koje su prikupili udaljeni sateliti.
Za Mars, više orbitera je napravilo slike planete visoke rezolucije. Za Titan, pogledi su malobrojni.
Birč je shvatio da bi svaka procena rečnog toka na Marsu ili Titanu morala da se zasniva na nekoliko karakteristika koje se mogu meriti na osnovu udaljenih slika i topografije — naime, širine i nagiba reke. Uz malo algebarskog petljanja, prilagodio je Parkerove jednačine da rade samo sa ulazima širine i nagiba.
Zatim je sakupio podatke iz 491 reke na Zemlji, testirao modifikovane jednačine na ovim rekama i otkrio da su predviđanja zasnovana isključivo na širini i nagibu svake reke bila tačna.
Zatim je primenio jednačine na Mars, a posebno na drevne reke koje vode u kratere Gale i Jezero, za koje se veruje da su bila jezera ispunjena vodom pre milijardi godina. Da bi predvideo protok svake reke, on je uključio jednačine Marsove gravitacije i procene širine i nagiba svake reke, na osnovu slika i merenja nadmorske visine koje su napravili sateliti u orbiti.
Iz njihovih predviđanja brzine protoka, tim je otkrio da su reke verovatno tekle najmanje 100.000 godina u krateru Gale i najmanje milion godina u krateru Jezero – dovoljno dugo da bi mogle da podrže život. Takođe su bili u mogućnosti da uporede svoja predviđanja o prosečnoj veličini sedimenta na koritu svake reke sa stvarnim terenskim merenjima marsovskih zrna u blizini svake reke, koje su uradili NASA-ini roveri Curiositi i Perseverance.
Ovih nekoliko merenja na terenu omogućilo je timu da proveri da li su njihove jednačine, primenjene na Marsu, tačne.
Tim je tada pristupio Titanu. Usmerili su se na dve lokacije na kojima se mogu meriti padine reke, uključujući reku koja se uliva u jezero veličine jezera Ontario. Čini se da ova reka formira deltu dok se uliva u jezero. Međutim, delta je jedna od samo nekoliko za koje se misli da postoje na Mesecu – skoro svakoj vidljivoj reci koja se uliva u jezero misteriozno nedostaje delta. Tim je takođe primenio svoj metod na jednu od ovih drugih reka bez delta.
Izračunali su protok obe reke i otkrili da se mogu uporediti sa nekim od najvećih reka na Zemlji, sa procenjenim da delte imaju protok kao Misisipi. Obe reke bi trebalo da pomeraju dovoljno nanosa da izgrade delte. Ipak, većini reka na Titanu nedostaju naslage u obliku lepeze. Nešto drugo mora biti na delu da bi se objasnio ovaj nedostatak rečnih nanosa.
U drugom otkriću, tim je izračunao da bi reke na Titanu trebalo da budu šire i da imaju blaži nagib od reka koje nose isti tok na Zemlji ili Marsu. „Titan je mesto koje najviše liči na Zemlju“, kaže Birč. „Samo smo ga videli. Ima još mnogo toga za šta znamo da je tamo dole, a ova tehnika na daljinu nas gura malo bliže.“
