HeidÀn tutkimuksensa, julkaistu Geophysical Research Letters -lehdessÀ, osoittaa, ettÀ kynnysteoria, jota kÀytetÀÀn Maapallon jokien tutkimiseen, voidaan soveltaa myös avaruuden jokiin. TÀmÀn lÀhestymistavan avulla he pystyivÀt arvioimaan Titanin jokien virtausta ja pÀÀttelemÀÀn metaanisateiden mÀÀrÀt. NÀmÀ tulokset avaavat uusia nÀkökulmia Titanin ilmaston ja jokien tutkimukseen.
Joki ja metaanisateet Titanilla - @IPGP
Titan on yksi harvoista aurinkokunnan taivaankappaleista, joilla on aktiivisia jokia, jotka muokkaavat sen maisemaa, kuten Maapallolla. Kuitenkin tÀllÀ jÀÀkuulla jokiuomissa ei virtaa vesi, vaan nestemÀinen metaani. TÀmÀ metaani, joka kÀy lÀpi samanlaisen sÀÀkierron kuin vesi Maapallolla, haihtuu, tiivistyy pilviksi ja sataa sitten alas. TÀmÀ prosessi muokkaa Titanin pintaa kaivamalla laaksoja ja jokiverkostoja, jotka ulottuvat satojen kilometrien pÀÀhÀn.
TÀssÀ tutkimuksessa tutkijat analysoivat Huygensin laskeutumis- ja spektro-radiometrikameran (DISR) tarjoamia optisia kuvia tutkiakseen joen, joka sijaitsee lÀhellÀ pÀivÀntasaajaa, sekÀ Cassini-satelliitin SAR-kuvaajan (Cassini Synthetic Aperture Radar) tietoja etelÀnavalla sijaitsevasta joesta. KÀyttÀmÀllÀ maapallon hydrauliikasta johdettuja analyyttisiÀ malleja he osoittivat, ettÀ jokien leveys, kaltevuus ja virtausnopeus noudattavat Maapallolla havaittua lakia. Aikaisemmin nÀitÀ suhteita ei ollut koskaan testattu planeettamme ulkopuolella.
Kohti parempaa ymmÀrrystÀ universaaleista geofysiikan prosesseista
NÀmÀ tutkimustulokset vahvistavat, ettÀ Maapallon jokien virtausta ja eroosiota sÀÀtelevÀt lait voidaan soveltaa myös avaruuden ympÀristöihin, vaikka niiden painovoima, geologia ja ilmakehÀn olosuhteet ovat hyvin erilaiset. Ne tarjoavat uuden avaimen ymmÀrtÀÀ, miten planeettojen maisemat kehittyvÀt ajan myötÀ ja miten avaruuden ilmastot toimivat.
Yksi nÀiden tulosten keskeisistÀ sovelluksista liittyy metaanisateiden arvioimiseen Titanilla. YhdistÀmÀllÀ jokien geometria niiden virtauteen, tutkijat voivat pÀÀtellÀ, kuinka paljon nestemÀistÀ metaania virtaa pinnalla ja ymmÀrtÀÀ paremmin tÀmÀn kuun hydrologista kiertoa. TÀmÀ auttaa tarkentamaan metaanisateiden tiheyttÀ ja voimakkuutta, jotka ovat vielÀ huonosti tunnettuja.
TÀmÀ tutkimus avaa myös uusia mahdollisuuksia tuleville tutkimusmatkoille muihin maailmoihin, joissa on merkkejÀ pinnalla tapahtuvasta nestevirrasta, kuten Marsissa. Titan, paksun ilmakehÀn ja ainutlaatuisen hydrologisen kierron ansiosta, on edelleen yksi aurinkokunnan kiehtovimmista maailmoista ja tÀrkeÀ ehdokas Maapallon kaltaisten prosessien tutkimiseen.
Dragonfly: keskeinen missio nÀiden tulosten tarkentamiseksi
Tulevaisuuden nÀkymÀt Titanin jokien tutkimuksessa ovat lupaavia, erityisesti Dragonfly-mission ansiosta, joka on mÀÀrÀ saavuttaa Titanin 2030-luvun puolivÀlissÀ. TÀmÀ autonominen drone, jonka NASA on kehittÀnyt, tutkii useita alueita Titanin pinnalla lÀhellÀ pÀivÀntasaajaa ja kerÀÀ ennennÀkemÀttömiÀ tietoja.
Dragonfly tarjoaa olennaisia in situ -mittauksia, mukaan lukien jokien uomissa olevien sedimenttien rakeiden koko ja tiheys sekÀ yksityiskohtaisia tietoja kanavien leveydestÀ. NÀmÀ havainnot mahdollistavat nykyisten mallien vahvistamisen ja virtaus- ja sateen arviointien tarkkuuden parantamisen.
TÀmÀn tutkimuksen tarjoamien mahdollisuuksien lisÀksi Ranskan kontribuutio, jota johtaa "LATMOS" (CNRS, Sorbonne Université ja Univesité Versailles Saint-Quentin) sisÀltÀÀ DraMS-GC-jÀrjestelmÀn kehittÀmisen, kaasukromatografin, joka on integroitu DraMS-instrumenttiin. TÀmÀ kokonaisuus mahdollistaa pinnan ja ilmakehÀn nÀytteiden kemiallisen koostumuksen analysoinnin, tavoitteena havaita monenlaisia orgaanisia yhdisteitÀ ja mahdollisia biosignaaleja.
Vaikutuksia Titanin ilmastomallinnukseen
TÀmÀ tutkimus korostaa korkearesoluutioisten digitaalisten maastomallien (DTM) merkitystÀ Titanin jokien kaltevuuksien tarkkaan mittaamiseen sekÀ korkearesoluutioisten kuvien tarvetta kanavien leveyden mÀÀrittÀmiseksi. TÀhÀn mennessÀ suurin osa saatavilla olevista malleista on puutteellisia resoluution suhteen, mikÀ rajoittaa virtausarvioiden tarkkuutta. Tutkijat arvioivat myös, ettÀ heidÀn lÀhestymistapaansa voitaisiin laajentaa muihin alueisiin, joilla jokikanavat ovat nÀkyvissÀ radarikuvissa (SAR).