Undersøgelse finder historien om Titans landskab ligner Mars, ikke Jorden

Miljøet på Titan, Saturns største måne, kan virke overraskende velkendt:Skyer kondenserer og regner ned på overfladen, fodrer floder, der løber ud i oceaner og søer. Uden for Jorden, Titan er den eneste anden planetariske krop i solsystemet med aktivt flydende floder, selvom de fodres med flydende metan i stedet for vand. Lang tid siden, Mars var også vært for floder, som skurede dale hen over dens nu tørre overflade.

Nu har MIT -forskere fundet ud af, at trods disse ligheder, oprindelsen til topografi, eller overfladehøjder, på Mars og Titan er meget forskellige fra den på Jorden.

I et papir udgivet i Videnskab , forskerne rapporterer, at Titan, ligesom Mars, men i modsætning til Jorden, har ikke gennemgået nogen aktiv pladetektonik i sin nylige fortid. Bjælkens omvæltning ved pladetektonik afleder de stier, floder tager. Teamet fandt ud af, at denne signatur manglede fra flodenetværk på Mars og Titan.

"Selvom processerne, der skabte Titans topografi, stadig er gådefulde, dette udelukker nogle af de mekanismer, vi er mest bekendte med på Jorden, "siger hovedforfatter Benjamin Black, tidligere en MIT -kandidatstuderende og nu adjunkt ved City College i New York.

I stedet, forfatterne foreslår, at Titans topografi kan vokse gennem processer som ændringer i tykkelsen af ​​månens iskolde skorpe, på grund af tidevand fra Saturn.

Undersøgelsen kaster også lidt lys over landskabets udvikling på Mars, som engang havde et stort hav og floder af vand. MIT -teamet viser, at de vigtigste træk ved Mars topografi dannede sig meget tidligt i planetens historie, påvirke stierne til yngre flodsystemer, selvom vulkanudbrud og asteroide -påvirkninger gjorde arret på planetens overflade.

"Det er bemærkelsesværdigt, at der er tre verdener i solsystemet, hvor flydende floder har skåret ind i landskabet, enten nu eller tidligere, "siger Taylor Perron, lektor i geologi i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS). "Der er denne fantastiske mulighed for at bruge de landformer, floderne har skabt til at lære, hvordan disse verdeners historier er forskellige."

Perron og Blacks medforfattere omfatter tidligere MIT-bachelor Elizabeth Bailey og forskere fra University of California i Berkeley, University of California i Santa Cruz, og Stanford University.

Uklare strømme

Siden 2004 har NASAs Cassini -rumfartøj har cirkuleret Saturn og sendt fantastiske billeder af planetens ringe og måner tilbage til Jorden. Billeder af Titans overflade har givet forskere et første blik på månens floddale, rullende klitter, og aktive vejrmønstre. Cassini har også foretaget grove målinger af Titans topografi nogle steder, selvom disse målinger er meget grovere i opløsning.

Perron og Black spekulerede på, om de kunne forfine deres syn på Titans topografi ved at anvende det, man ved om topografien på Jorden og Mars, og hvordan deres floder har udviklet sig.

For eksempel, på jorden, processen med pladetektonik har løbende omformet landskabet, skubber bjergkæder op mellem kolliderende kontinentale plader, og åbning af havbassiner, mens landmasser langsomt trækker fra hinanden. Floder, derfor, tilpasser sig konstant til ændringer i topografi, sidestigning omkring voksende bjergkæder for at nå havet.

Mars, på den anden side, menes hovedsageligt at have været formet i perioden med urtiden og det såkaldte Late Heavy Bombardment, da asteroider skåret massive slagbassiner ud og skubbede enorme vulkaner op.

Forskere har nu velopløste kort over flodnetværk og topografi på både Jorden og Mars, sammen med en voksende forståelse af deres respektive historier. Perron and Black used this foundation to gain insight into Titan's topographic history.

"We know something about rivers, and something about topography, and we expect that rivers are interacting with topography as it evolves, " Black says. "Our goal was to use those pieces to crack the code of what formed the topography in the first place."

Conforming with topography

The team first compiled a map of river networks for Earth, Mars, and Titan. Such maps were previously made by others for Earth and Mars; Black generated a river map for Titan using images taken by Cassini. For all three maps, the researchers marked the direction each river appeared to flow.

They then compared topographic maps for all three planetary bodies, at varying degrees of resolution. Maps of Earth are sharp in detail, as are those for Mars, showing mountain peaks and impact basins in high relief. Derimod, due to Titan's thick, hazy atmosphere, the global map of Titan's topography is extremely fuzzy, showing only the broadest features.

In order to make direct comparisons between topographies, the researchers dialed down the resolution of maps for Earth and Mars, to match the resolution available for Titan. They then superimposed maps of each planetary body's river networks, onto their respective topographies, and marked every river that appeared to flow downhill.

Selvfølgelig, rivers only flow downhill. But the team observed that rivers might appear to flow uphill, simply because a map at low resolution may not capture finer details such as mountain ranges which would divert a river's flow.

When the researchers tallied the percentage of rivers on Titan that appeared to flow downhill, the number more closely matched with Mars. They also compared what they called "topographic conformity"—the degree of divergence between a topography's slope and the direction of a river's flow. Også her, they found that Titan resembled Mars over Earth.

"One prediction we can make is that, when we eventually get more refined topographic maps of Titan, we will see topography that looks more like Mars than Earth, " Perron says. "Titan might have broad-scale highs and lows, which might have formed some time ago, and the rivers have been eroding into that topography ever since, as opposed to having new mountain ranges popping up all the time, with rivers constantly fighting against them."

Filling in a picture

One last question the researchers looked to answer was how cratering due to asteroid impacts on Mars has reshaped its topography.

Black used a simulation that the group previously developed, to model river erosion on Mars with different impact cratering histories. He found that the pattern of river networks on Mars today limits the extent to which cratering has remodeled the surface of Mars. This suggests that the biggest impact craters formed very early in Mars' history, and that later pummeling by asteroids mostly dented and dinged the surface.

As Cassini's mission is scheduled to come to an end in September, Perron says further investigation of Titan's surface will help to guide future missions to the distant moon.

"Any way of filling in the details of what Titan's surface is like, beyond what we can see directly in the images and topography Cassini has collected, will be valuable for planning a return, " Perron says.