2014.12.12. - Viharos szelek formálják a Titan homokdűnéit

Szélcsatornában elvégzett hosszú kísérletsorozat alapján a Szaturnusz óriásholdjának homokdűnéit alakító szelek sebességének legalább ötven százalékkal nagyobbnak kell lenni annál, mint amit a kutatók korábban gondoltak.

A Szaturnusz legnagyobb holdja, a Titan különleges hely a Naprendszerben. Az összes többi kísérővel ellentétben sűrű légkör övezi, felszínét pedig természetes etán- és metántavak borítják, amelyeket ugyanilyen folyók kötnek össze. Köztük több száz méter magas, közel két kilométer széles és több száz kilométer hosszú szélfútta dűnék húzódnak, bár az eddigi adatok csak viszonylag kis sebességű légáramlatokra utaltak. Devon Burr (Earth and Planetary Sciences Department, University of Tennessee) és munkatársai azonban kimutatták, hogy a homok mozgatásához a korábban véltnél nagyobb szeleknek kell fújni a holdon. Az eredmény megmagyarázhatja, hogy miként alakultak ki a Titan homokdűnéi.

Fent a Cassini űrszonda által a Titan homokdűnéiről készített radarkép, alatta pedig az összehasonlítás kedvéért a namíbiai sivatag hasonló objektumairól készült felvétel látható. A radarképen a fényes foltok nem felhők, mint az alsón, hanem a dűnék között húzódó felszíni alakzatok.
[NASA]

Tíz évvel ezelőtt Burrt, de mindenki mást is megleptek a Cassini Titanról készített első felvételei. Ezek a felszínen korábban soha nem látott dűnéket mutattak, amelyek anyagáról addig nem is gondolták, hogy létezhet a holdon. Burr szerint a Cassini képei előtt úgy vélték, hogy a Titanon nem fújhat olyan erős szél, ami a felszínt így alakíthatná, a homokszemcse méretű részecskék eredete pedig még ma is tisztázatlan. A legnagyobb fejtörést azonban a dűnék alakja okozta a kutatóknak. A Cassini felvételei azt mutatták, hogy a dűnék alakját meghatározó uralkodó szélirány kelet-nyugati. A dűnék felszíni alakzatok, például hegyek és kráterek körüli áramvonalas alakja azonban éppen ellenkező irányú széljárásra utalt.

Ahhoz, hogy a végére járhasson ennek a problémának, Burr és kollégái hat éves munkával újra üzembe helyezték a NASA egy korábban leállított nagy nyomású szélcsatornáját, hogy ennek segítségével reprodukálják a Titan felszínének közelében uralkodó áramlási viszonyokat és a szél hatását a homokra. Mivel utóbbinak összetétele és egyéb tulajdonságai bizonytalanok, a kísérleteket 23 fajta homokkal végezték el, hogy minél pontosabb képet kaphassanak annak viselkedéséről a Titanon. Két évnyi, különböző modellek felállításával és számtalan rekalibrációval tarkított munka után arra a következtetésre jutottak, hogy a homok mozgatásához szükséges minimális szélsebesség legalább másfélszerese annak, mint amit a kutatók korábbi modelljeikben használtak. Mivel a szükséges nagyobb sebesség fő oka a sűrű légkör, az eredmény áttételesen a vékony atmoszférával rendelkező égitestekre, például az üstökösökre vonatkozó régebbi modellek érvényességét is megerősíti.

Kísérletre előkészített, de egyelőre még letakart homok a szélcsatornában.
[Burr és mtsai, 2014]

A szélsebességre vonatkozó magasabb küszöbérték a dűnék alakjának értelmezését is segítheti. Ha az uralkodó szélirány kelet-nyugati és az áramlás viszonylag lassú, akkor Burr szerint az nem elegendő a homok mozgatásához. Egy ritkán bekövetkező esemény azonban rövid időre megfordíthatja és felerősítheti a szelet. A légköri modelleknek megfelelően a szélirány megfordulása egy szaturnuszi - 30 földinek megfelelő - év alatt kétszer következik be, mégpedig akkor, amikor a Nap áthalad az egyenlítő felett, megbolygatva ezzel a légkört, és így a szelek rendszerét is. Burr úgy véli, hogy a dűnék alakját kizárólag ebben a rövid időszakban ellentétes irányúra forduló és felerősödő szél alakítja. A Cassini pedig egyszerűen azért nem tudta detektálni ezeket a nagy sebességű áramlásokat, mert az előbbiek alapján nagyon ritkák.

Egy új kutatási támogatásnak köszönhetően Burr és kollégái tovább fürkészhetik a Titan szélviszonyait a hold különböző klimatikus helyzeteiben, illetve vizsgálhatják az elektrosztatikus erőknek a homok mozgására gyakorolt hatását is.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.12.08.