Estudo descobre que a história da paisagem de Titã se assemelha à de Marte, não da Terra
O ambiente em Titã, a maior lua de Saturno, pode parecer surpreendentemente familiar: as nuvens se condensam e chovem na superfície, alimentando rios que correm para oceanos e lagos. Fora da Terra, Titã é o único outro corpo planetário no sistema solar com rios que fluem ativamente, embora sejam alimentados por metano líquido em vez de água. Há muito tempo, Marte também abrigou rios, que percorriam vales através de sua superfície agora árida.
Agora os cientistas do MIT descobriram que, apesar dessas semelhanças, as origens da topografia, ou elevações de superfície, em Marte e Titã são muito diferentes das da Terra.
Em um artigo publicado na revista Science , os pesquisadores relatam que Titã, como Marte, mas ao contrário da Terra, não sofreu nenhuma tectônica de placas ativa em seu passado recente. A agitação das montanhas pela tectônica de placas desvia os caminhos que os rios percorrem. A equipe descobriu que esta assinatura reveladora estava faltando nas redes fluviais em Marte e Titã.
"Embora os processos que criaram a topografia de Titã ainda sejam enigmáticos, isso exclui alguns dos mecanismos com os quais estamos mais familiarizados na Terra", diz o principal autor Benjamin Black, ex-aluno de pós-graduação do MIT e agora professor assistente na City College of Nova york.
Em vez disso, os autores sugerem que a topografia de Titã pode crescer através de processos como mudanças na espessura da crosta gelada da Lua, devido às marés de Saturno.
O estudo também lança alguma luz sobre a evolução da paisagem em Marte, que já abrigou um enorme oceano e rios de água. A equipe do MIT fornece evidências de que as principais características da topografia marciana se formaram muito cedo na história do planeta, influenciando os caminhos dos sistemas fluviais mais jovens, mesmo quando as erupções vulcânicas e os impactos de asteróides marcaram a superfície do planeta.
"É notável que existam três mundos no sistema solar em que rios escorreram na paisagem, seja no presente ou no passado", diz Taylor Perron, professor associado de geologia do Departamento de Terra, Ciências Atmosféricas e Planetárias do MIT (EAPS). . “Há uma oportunidade incrível de usar as formas de relevo criadas pelos rios para aprender como as histórias desses mundos são diferentes.”
Os co-autores de Perron e Black incluem a ex-aluna do MIT Elizabeth Bailey e pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e da Universidade de Stanford.
Fluxos Difusos
Desde 2004, a sonda Cassini da NASA tem circulado Saturno e enviado de volta à Terra imagens impressionantes dos anéis e luas do planeta. Imagens da superfície de Titã deram aos cientistas uma primeira visão dos vales fluviais da lua, das dunas de areia e dos padrões climáticos ativos. A Cassini também fez medições aproximadas da topografia de Titã em alguns locais, embora essas medidas sejam muito mais grosseiras na resolução.
Perron e Black imaginaram se poderiam refinar sua visão da topografia de Titã aplicando o que se sabe sobre a topografia na Terra e em Marte, e como seus rios evoluíram.
Por exemplo, na Terra, o processo da tectônica de placas remodelou continuamente a paisagem, empurrando as cadeias de montanhas entre colisões de placas continentais e abrindo bacias oceânicas à medida que as massas de terra se separam lentamente. Os rios, portanto, estão constantemente se adaptando às mudanças na topografia, evitando as cordilheiras em crescimento para chegar ao oceano.
Marte, por outro lado, é pensado para ter sido moldado principalmente durante o período de acreção primordial e o chamado Bombardeio Pesado Tardio, quando asteróides escavaram enormes bacias de impacto e empurraram enormes vulcões.
Os cientistas agora têm mapas bem resolvidos de redes fluviais e topografia na Terra e em Marte, juntamente com uma crescente compreensão de suas respectivas histórias. Perron e Black usaram essa base para entender a história topográfica de Titã.
"Nós sabemos algo sobre rios e algo sobre topografia, e esperamos que os rios estejam interagindo com a topografia à medida que ela evolui", diz Black. "Nosso objetivo era usar essas peças para quebrar o código do que formou a topografia em primeiro lugar."
Conformidade com topografia
A equipe primeiro compilou um mapa de redes fluviais para a Terra, Marte e Titã. Tais mapas foram anteriormente feitos por outros para a Terra e Marte; Black gerou um mapa do rio para Titan usando imagens tiradas pela Cassini. Para os três mapas, os pesquisadores marcaram a direção que cada rio parecia fluir.
Eles então compararam mapas topográficos para todos os três corpos planetários, em diferentes graus de resolução. Os mapas da Terra são detalhados, assim como os de Marte, mostrando os picos das montanhas e as bacias de impacto em alto relevo. Em contraste, devido à atmosfera densa e nebulosa de Titã, o mapa global da topografia de Titã é extremamente confuso, mostrando apenas as características mais amplas.
A fim de fazer comparações diretas entre as topografias, os pesquisadores reduziram a resolução de mapas para a Terra e Marte, para coincidir com a resolução disponível para Titã. Eles então sobrepuseram mapas das redes de rios de cada corpo planetário, sobre suas respectivas topografias, e marcaram todos os rios que pareciam fluir morro abaixo.
Claro, os rios fluem apenas para baixo. Mas a equipe observou que os rios parecem fluir para cima, simplesmente porque um mapa em baixa resolução pode não capturar detalhes mais sutis, como cordilheiras que desviam o fluxo de um rio.
Quando os pesquisadores calcularam a porcentagem de rios em Titã que pareciam fluir para baixo, o número mais próximo foi o de Marte. Eles também compararam o que chamaram de “conformidade topográfica” - o grau de divergência entre o declive de uma topografia e a direção do fluxo de um rio. Aqui também, eles descobriram que Titã se assemelhava a Marte sobre a Terra.
"A previsão que podemos fazer é que, quando finalmente obtermos mapas topográficos mais refinados de Titã, veremos uma topografia mais parecida com Marte do que com a Terra", diz Perron. “Titã pode ter altos e baixos em larga escala, que podem ter sido formados há algum tempo, e os rios estão se desintegrando nessa topografia desde então, ao contrário de novas cadeias de montanhas surgindo o tempo todo, com rios constantemente lutando contra eles. .
Preencher uma foto
A última pergunta que os pesquisadores procuraram responder foi como a formação de crateras devido aos impactos de asteróides em Marte reformulou sua topografia.
Black usou uma simulação que o grupo anteriormente desenvolveu, para modelar a erosão do rio em Marte com diferentes históricos de crateras de impacto. Ele descobriu que o padrão de redes de rios em Marte hoje limita a extensão em que a formação de crateras remodelou a superfície de Marte. Isso sugere que as maiores crateras de impacto se formaram muito cedo na história de Marte, e que, mais tarde, as perfurações de asteróides, em sua maioria, amassaram e irritaram a superfície.
Como a missão da Cassini está prevista para terminar em setembro, Perron diz que uma investigação mais aprofundada da superfície de Titã ajudará a orientar futuras missões para a lua distante.
“Qualquer maneira de preencher os detalhes de como a superfície de Titã é, além do que podemos ver diretamente nas imagens e na topografia que a Cassini coletou, será valiosa para planejar um retorno”, diz Perron.
O ambiente em Titã, a maior lua de Saturno, pode parecer surpreendentemente familiar: as nuvens se condensam e chovem na superfície, alimentando rios que correm para oceanos e lagos. Fora da Terra, Titã é o único outro corpo planetário no sistema solar com rios que fluem ativamente, embora sejam alimentados por metano líquido em vez de água. Há muito tempo, Marte também abrigou rios, que percorriam vales através de sua superfície agora árida.
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Da esquerda para a direita: redes fluviais em Marte,
Terra e Titã. Pesquisadores relatam que Titã, como Marte,
mas ao contrário da Terra, não sofreu nenhuma tectônica de placas
em seu passado recente. Imagem: Equipe Benjamin Black / NASA /
Terra Visível / JPL / Cassini RADAR. Adaptado de imagens da equipe
NASA / Visible Earth da NASA Viking, e da NASA / JPL / Cassini RADAR
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Em um artigo publicado na revista Science , os pesquisadores relatam que Titã, como Marte, mas ao contrário da Terra, não sofreu nenhuma tectônica de placas ativa em seu passado recente. A agitação das montanhas pela tectônica de placas desvia os caminhos que os rios percorrem. A equipe descobriu que esta assinatura reveladora estava faltando nas redes fluviais em Marte e Titã.
"Embora os processos que criaram a topografia de Titã ainda sejam enigmáticos, isso exclui alguns dos mecanismos com os quais estamos mais familiarizados na Terra", diz o principal autor Benjamin Black, ex-aluno de pós-graduação do MIT e agora professor assistente na City College of Nova york.
Em vez disso, os autores sugerem que a topografia de Titã pode crescer através de processos como mudanças na espessura da crosta gelada da Lua, devido às marés de Saturno.
O estudo também lança alguma luz sobre a evolução da paisagem em Marte, que já abrigou um enorme oceano e rios de água. A equipe do MIT fornece evidências de que as principais características da topografia marciana se formaram muito cedo na história do planeta, influenciando os caminhos dos sistemas fluviais mais jovens, mesmo quando as erupções vulcânicas e os impactos de asteróides marcaram a superfície do planeta.
"É notável que existam três mundos no sistema solar em que rios escorreram na paisagem, seja no presente ou no passado", diz Taylor Perron, professor associado de geologia do Departamento de Terra, Ciências Atmosféricas e Planetárias do MIT (EAPS). . “Há uma oportunidade incrível de usar as formas de relevo criadas pelos rios para aprender como as histórias desses mundos são diferentes.”
Os co-autores de Perron e Black incluem a ex-aluna do MIT Elizabeth Bailey e pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e da Universidade de Stanford.
Fluxos Difusos
Desde 2004, a sonda Cassini da NASA tem circulado Saturno e enviado de volta à Terra imagens impressionantes dos anéis e luas do planeta. Imagens da superfície de Titã deram aos cientistas uma primeira visão dos vales fluviais da lua, das dunas de areia e dos padrões climáticos ativos. A Cassini também fez medições aproximadas da topografia de Titã em alguns locais, embora essas medidas sejam muito mais grosseiras na resolução.
Perron e Black imaginaram se poderiam refinar sua visão da topografia de Titã aplicando o que se sabe sobre a topografia na Terra e em Marte, e como seus rios evoluíram.
Por exemplo, na Terra, o processo da tectônica de placas remodelou continuamente a paisagem, empurrando as cadeias de montanhas entre colisões de placas continentais e abrindo bacias oceânicas à medida que as massas de terra se separam lentamente. Os rios, portanto, estão constantemente se adaptando às mudanças na topografia, evitando as cordilheiras em crescimento para chegar ao oceano.
Marte, por outro lado, é pensado para ter sido moldado principalmente durante o período de acreção primordial e o chamado Bombardeio Pesado Tardio, quando asteróides escavaram enormes bacias de impacto e empurraram enormes vulcões.
Os cientistas agora têm mapas bem resolvidos de redes fluviais e topografia na Terra e em Marte, juntamente com uma crescente compreensão de suas respectivas histórias. Perron e Black usaram essa base para entender a história topográfica de Titã.
"Nós sabemos algo sobre rios e algo sobre topografia, e esperamos que os rios estejam interagindo com a topografia à medida que ela evolui", diz Black. "Nosso objetivo era usar essas peças para quebrar o código do que formou a topografia em primeiro lugar."
Conformidade com topografia
A equipe primeiro compilou um mapa de redes fluviais para a Terra, Marte e Titã. Tais mapas foram anteriormente feitos por outros para a Terra e Marte; Black gerou um mapa do rio para Titan usando imagens tiradas pela Cassini. Para os três mapas, os pesquisadores marcaram a direção que cada rio parecia fluir.
Eles então compararam mapas topográficos para todos os três corpos planetários, em diferentes graus de resolução. Os mapas da Terra são detalhados, assim como os de Marte, mostrando os picos das montanhas e as bacias de impacto em alto relevo. Em contraste, devido à atmosfera densa e nebulosa de Titã, o mapa global da topografia de Titã é extremamente confuso, mostrando apenas as características mais amplas.
A fim de fazer comparações diretas entre as topografias, os pesquisadores reduziram a resolução de mapas para a Terra e Marte, para coincidir com a resolução disponível para Titã. Eles então sobrepuseram mapas das redes de rios de cada corpo planetário, sobre suas respectivas topografias, e marcaram todos os rios que pareciam fluir morro abaixo.
Claro, os rios fluem apenas para baixo. Mas a equipe observou que os rios parecem fluir para cima, simplesmente porque um mapa em baixa resolução pode não capturar detalhes mais sutis, como cordilheiras que desviam o fluxo de um rio.
Quando os pesquisadores calcularam a porcentagem de rios em Titã que pareciam fluir para baixo, o número mais próximo foi o de Marte. Eles também compararam o que chamaram de “conformidade topográfica” - o grau de divergência entre o declive de uma topografia e a direção do fluxo de um rio. Aqui também, eles descobriram que Titã se assemelhava a Marte sobre a Terra.
"A previsão que podemos fazer é que, quando finalmente obtermos mapas topográficos mais refinados de Titã, veremos uma topografia mais parecida com Marte do que com a Terra", diz Perron. “Titã pode ter altos e baixos em larga escala, que podem ter sido formados há algum tempo, e os rios estão se desintegrando nessa topografia desde então, ao contrário de novas cadeias de montanhas surgindo o tempo todo, com rios constantemente lutando contra eles. .
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A última pergunta que os pesquisadores procuraram responder foi como a formação de crateras devido aos impactos de asteróides em Marte reformulou sua topografia.
Black usou uma simulação que o grupo anteriormente desenvolveu, para modelar a erosão do rio em Marte com diferentes históricos de crateras de impacto. Ele descobriu que o padrão de redes de rios em Marte hoje limita a extensão em que a formação de crateras remodelou a superfície de Marte. Isso sugere que as maiores crateras de impacto se formaram muito cedo na história de Marte, e que, mais tarde, as perfurações de asteróides, em sua maioria, amassaram e irritaram a superfície.
Como a missão da Cassini está prevista para terminar em setembro, Perron diz que uma investigação mais aprofundada da superfície de Titã ajudará a orientar futuras missões para a lua distante.
“Qualquer maneira de preencher os detalhes de como a superfície de Titã é, além do que podemos ver diretamente nas imagens e na topografia que a Cassini coletou, será valiosa para planejar um retorno”, diz Perron.