Ученые определили интенсивность рек на Марсе и Титане

Разработана новая методика, использующая дистанционные изображения, для определения силы древних и активных рек за пределами Земли.

Об этом рассказывают в Массачусетском технологическом институте (MIT), передают OstanniPodii.com.

Кроме Земли, реки протекали еще на двух мирах Солнечной системы: Марс, где от древних рек и озер остались лишь сухие следы и кратеры, и Титан, крупнейший спутник Сатурна, где и сегодня текут реки жидкого метана.

Новая методика, разработанная геологами MIT, позволяет ученым увидеть, насколько интенсивно текли реки на Марсе и как они протекают сейчас на Титане. Метод использует спутниковые наблюдения для оценки скорости, с которой реки переносят жидкость и осадок вниз по течению.

Новости по подобной теме:

		"Город Инков" на Марсе "заселен" паукообразными особенностями
		Кьюриосити исследует новый интересный участок на Марсе, по которому могла протекать река
		Исследователи выяснили из чего могли возникнуть органические материалы на Марсе

Применив новую методику, сотрудники MIT рассчитали скорость и глубину рек в определенных регионах Марса более 1 млрд. лет назад. Аналогичные оценки были сделаны и для существующих рек на Титане, хотя плотная атмосфера и удаленность спутника от Земли делают его более сложным для изучения, а доступных изображений его поверхности гораздо меньше, чем изображений Марса.

"Титан интересен тем, что он активен. С помощью этой методики мы можем делать реальные прогнозы для места, где мы не получим больше данных в течение длительного времени", - говорит Тейлор Перрон, профессор факультета наук о Земле, атмосфере и планетах MIT.

"А на Марсе это дает нам возможность воспользоваться машиной времени: взять реки, которые сейчас мертвы, и понять, какими они были, когда активно текли", - добавил он.

Перрон и его коллеги опубликовали свои результаты 10 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Его соавторами являются ученые из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Йельского университета и Корнелльского университета.

Слева направо: река Хольмкельса вблизи Сверуфосса (Исландия); древние русла рек на поверхности дельты Езеро на Марсе; флюмен Сарасвати, текущий к береговой линии озера Онтарио на Титане (озеро так названо из-за схожего размера с земным Онтарио). Credits: Sam Birch (Iceland), NASA/JPL/University of Arizona (Mars), NASA/JPL-Caltech/ASI/Cassini RADAR Team (Titan)

Речная математика

Исследование, проведенное командой, выросло из озадаченности Перрона и Сэмюэла Берча из WHOI относительно рек Титана. Изображения, полученные космическим аппаратом "Кассини", показали, что в отличие от многих рек на Земле, в устьях большинства рек Титана отсутствуют веерообразные дельты. Возможно, реки Титана не несут достаточного стока или осадка для образования дельт?

Группа опиралась на работу соавтора Гэри Паркера из Иллинойского университета, который в 2000-х годах разработал ряд математических уравнений для описания речного стока на Земле. Паркер изучил результаты измерений рек, выполненных непосредственно в полевых условиях другими специалистами. На основании этих данных он пришел к выводу, что существуют определенные универсальные зависимости между физическими размерами реки -- её шириной, глубиной и уклоном -- и скоростью течения. Он составил уравнения, описывающие эти зависимости математически, с учетом других переменных, таких как гравитационное поле, действующее на реку, а также размер и плотность осадка, перемещаемого по дну реки.

"Это означает, что для рек с разной гравитацией и материалом должны существовать аналогичные зависимости", - говорит Перрон. "Это открывает возможность применить этот метод и к другим планетам".

Имея небольшое представление

На Земле геологи могут проводить полевые измерения ширины реки, ее уклона и среднего размера осадков. Все эти данные могут быть введены в уравнение Паркера для точного прогнозирования скорости течения реки, или того, сколько воды и осадочных пород она может перенести вниз по течению. Однако для рек на других планетах измерения более ограничены и в основном основаны на снимках и измерениях рельефа, полученных с помощью удаленных сателлитов. Что касается Марса, то многочисленные орбитальные аппараты сделали снимки планеты с высоким разрешением. Для Титана снимки немногочисленны и сделаны издалека.

Берч понял, что любая оценка речного потока на Марсе или Титане должна основываться на тех немногих характеристиках, которые можно измерить по дистанционным изображениям и топографии, -- а именно, на ширине и уклоне реки. С помощью алгебраических преобразований он адаптировал уравнения Паркера так, чтобы они работали только с шириной и уклоном. Затем он собрал данные по 491 реке на Земле, проверил модифицированные уравнения на этих реках и обнаружил, что прогнозы, основанные только на ширине и уклоне каждой реки, были точными.

Затем он применил эти уравнения к Марсу, в частности, к древним рекам, впадающим в кратеры Гейл и Езеро, которые, как считается, миллиарды лет назад были наполненными водой озерами. Чтобы предсказать скорость течения каждой реки, он подставил в уравнение гравитацию Марса, а также оценки ширины и уклона каждой реки, основанные на снимках и измерениях высоты, сделанных орбитальными спутниками.

На основании прогнозов скорости течения рек было установлено, что в кратер Гейла реки текли по меньшей мере 100 000 лет, а в кратер Езеро -- по меньшей мере 1 млн лет, что достаточно долго для возможного существования жизни. Они также смогли сравнить свои прогнозы относительно среднего размера осадков на дне каждой реки с реальными полевыми измерениями марсианской породы вблизи каждой реки, сделанными марсоходами Curiosity и Perseverance. Эти несколько полевых измерений позволили команде проверить точность своих уравнений, примененных на Марсе.

Затем команда перешла к изучению Титана. Они выбрали два места, где можно измерить уклоны рек, включая реку, которая впадает в озеро размером с озеро Онтарио (площадь поверхности 18,5 тыс кв.км). При впадении в озеро эта река образует дельту. Однако эта дельта -- одна из немногих, которые, вероятно, существуют на спутнике, -- почти все видимые реки, впадающие в озеро, загадочным образом не имеют дельт. Команда применила свой метод и к одной из других рек, не имеющих дельт.

Рассчитав сток обеих рек, они пришли к выводу, что их можно сравнить с некоторыми из крупнейших рек Земли, дельты которых, по оценкам специалистов, имеют сток, не меньший, чем у Миссисипи (среднегодовой сток 12 743 м³/с). Обе реки должны перемещать достаточное количество осадочных пород для образования дельт. Однако большинство рек на Титане не имеют веерообразных отложений. Должен быть какой-то другой механизм, чтобы можно было объяснить отсутствие речных отложений.

По расчетам специалистов, реки на Титане должны быть шире и иметь более пологий уклон, чем реки с таким же течением на Земле или Марсе. "Титан - наиболее похожее на Землю место", - говорит Берч. "Мы лишь мельком взглянули на него. Там, внизу, гораздо больше от того, что мы знаем, и эта отдаленная техника подталкивает нас немного ближе".

Это исследование было частично поддержано НАСА и Фондом Гейзинга-Саймонса.

• Марс
• титан