Geológovia z popredného Massachusettského technologického inštitútu odkrývajú záhady mimozemských riek na Titane a Marse.
Titan, najväčší mesiac Saturna, má hustú atmosféru a rieky, jazerá a moria z kvapalných uhľovodíkov. 3D ilustrácia. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Okrem Zeme nájdeme v rámci slnečnej sústavy rieky už len na Titane. Namiesto vody v nich však tečie tekutý metán. Vyprahnuté krátery svedčia aj o dávnej existencii riek na Marse.
Nová technika vyvinutá geológmi z popredného Massachusettského technologického inštitútu (MIT, Massachusetts Institute of Technology) a ďalších inštitúcií teraz umožňuje podrobnejšiu analýzu mimozemských riek. Vďaka nej dokážu vedci určiť intenzitu prúdenia niekdajších riek na Marse a existujúcich riek na Titane.
Výsledky výskumu odborníci uverejnili v renomovanom časopise Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Výskum prebiehal s podporou Národného úradu pre letectvo a vesmír NASA a nadáciou Heising-Simons Foundation.
Využitie satelitných snímok
Metóda využíva satelitné pozorovanie na odhad rýchlosti, akou rieky premiestňujú tekutinu a sedimenty. Vedecký tím použitím novej techniky vypočítal, aké rýchle a hlboké boli rieky v určitých oblastiach na Marse pred viac než 1 miliardou rokov. Podobné odhady urobili aj pre rieky, ktoré sú v súčasnosti aktívne na Titane, a to i napriek tomu, že hustá atmosféra a vzdialenosť mesiaca od Zeme sťažuje jeho prieskum a k dispozícii je oveľa menej snímok jeho povrchu ako v prípade Marsu.
Titan pred diskom svojej planéty Saturn. Záber zo sondy Cassini. Ilustračný obrázok. Zdroj: Commons
Štúdia tímu pôvodne vznikla s cieľom objasniť záhady spojené s riekami na Titane. Snímky urobené sondou Cassini totiž ukázali, že na rozdiel od mnohých riek na Zemi chýbajú pri ústí väčšiny riek na Titane vejárovité delty. Vedci si kládli otázku, či je to spôsobené nedostatočným prietokom alebo tým, že neprenášajú dostatočný objem sedimentov.
Tajomný Titan
Titan je najväčším mesiacom Saturna a druhým najväčším mesiacom našej slnečnej sústavy. Väčší od neho je len Jupiterov mesiac Ganymedes, a to len o 2 percentá. Ľadový svet Titana je kompletne zahalený do hustej atmosféry zlatistej hmly, ktorú tvorí z najväčšej časti dusík a malé množstvo metánu. Povrch tohto gigantického mesiaca tvoria aj rieky, jazerá a moria. Neobsahujú však vodu, ale uhľovodíky, napríklad metán. Je to jediné miesto slnečnej sústavy, na ktorom existuje kolobeh kvapalín podobný kolobehu vody na Zemi. Na Titane padá metánový dážď, ktorý napĺňa rieky, jazerá a moria, a potom sa odparuje späť do atmosféry.
Matematika a mimozemské rieky
Vedci vychádzali zo staršej práce spoluautora Garyho Parkera z Illinoiskej univerzity v Urbana-Champaign, ktorý v roku 2000 vypracoval súbor matematických rovníc na opis riečneho toku na Zemi. Na základe terénnych údajov zistil, že existujú určité univerzálne vzťahy medzi fyzikálnymi rozmermi rieky – jej šírkou, hĺbkou a sklonom – a rýchlosťou jej toku. Zostavil rovnice, ktoré tieto vzťahy matematicky opisovali a zohľadňovali ďalšie premenné, ako je gravitačné pole pôsobiace na rieku a veľkosť a hustota sedimentov, ktoré sa posúvajú korytom. Všeobecnosť daných vzťahov umožňovala uplatnenie rovníc aj na skúmanie riek mimo Zeme.
Modifikované rovnice pre účely Titana
Samuel Birch z Massachusettského technologického inštitútu si uvedomil, že akýkoľvek odhad týkajúci sa prietoku riek na Marse alebo Titane bude musieť byť založený len na niekoľkých znakoch, ktoré možno merať z diaľkových snímok a topografie – vlastne máme k dispozícii len údaje o šírke a sklone rieky. Parkerove rovnice preto upravil tak, aby pracovali len s týmito vstupnými údajmi. Potom zhromaždil dáta zo 491 riek na Zemi, otestoval modifikované rovnice na nich a zistil, že predpovede založené výlučne na šírke a sklone každej rieky boli presné.
Cestovanie v čase
Následne rovnice aplikoval na Mars, konkrétne na dávne rieky vedúce do kráterov Gale a Jezero, o ktorých sa predpokladá, že boli pred miliardami rokov naplnené vodou. Aby dokázal predpovedať rýchlosť toku riek, dosadil do rovníc gravitáciu Marsu a odhady šírky a sklonu každej rieky podľa snímok a meraní zhotovených družicami na obežnej dráhe.
„V prípade Marsu nám to umožnilo vrátiť sa späť v čase: pozrieť sa na rieky, ktoré už neexistujú, a získať predstavu o tom, ako vyzerali, keď ešte boli aktívne.“ Taylor Perron, Katedra zemských, atmosférických a planetárnych vied, MIT
Dávne rieky Marsu
Na základe predpovedí rýchlosti prúdenia potom tím zistil, že rieky pravdepodobne tiekli najmenej 100 000 rokov v kráteri Gale a najmenej 1 milión rokov v kráteri Jezero – dostatočne dlho na to, aby tam prípadne existoval život. Taktiež sa im podarilo porovnať svoje predpovede priemernej veľkosti sedimentov na dne každej rieky so skutočnými terénnymi meraniami zŕn v blízkosti riek, ktoré urobili vozidlá NASA Curiosity a Perseverance. Týchto niekoľko terénnych meraní umožnilo výskumníkom overiť, že ich rovnice aplikované na Marse sú presné.
Zaostrené na Titan
Následne sa vedci sústredili na Titan. Zamerali sa na dve miesta, kde možno merať sklon riek vrátane rieky, ktorá ústi do jazera s veľkosťou jazera Ontario. Vyzerá to tak, že táto rieka tvorí pri ústí do jazera deltu. Táto delta je však len jednou z mála delt, ktorých existenciu vedci na mesiaci predpokladajú – takmer každej viditeľnej rieke ústiacej do jazera delta záhadne chýba.
Odborníci použili metódu aj na jednu z ďalších riek bez delty. Vypočítali prietok oboch riek a zistili, že môžu byť porovnateľné s niektorými z najväčších riek na Zemi, ktorých delty majú podľa odhadov prietok rovnako veľký ako Mississippi. Obe rieky by mali premiestňovať dostatok sedimentov pre vznik delt. Väčšine riek na Titane však rozvetvené vyústenia chýbajú. Musí teda existovať iná príčina vysvetľujúca nedostatok riečnych usadenín. Autori štúdie ďalej vypočítali, že rieky na Titane by mali byť širšie a mali by mať miernejší sklon ako rieky s rovnakým prietokom na Zemi alebo Marse.
Zdroj: MIT, Sciencemag, NASA Solar System Exploration
(zh)
