Titán, la luna más grande de Saturno, es el único otro planeta del Sistema Solar que actualmente alberga ríos, lagos y océanos activos. Se cree que estos sistemas fluviales de otro mundo están llenos de metano y etano líquidos que desembocan en vastos lagos y océanos, algunos tan grandes como los Grandes Lagos de la Tierra.
La existencia de grandes océanos y pequeños lagos en Titán fue confirmada en 2007 con imágenes tomadas por la nave espacial Cassini de la NASA. Desde entonces, los científicos han estudiado minuciosamente estas y otras imágenes en busca de pistas sobre la misteriosa atmósfera líquida de la Luna.
Ahora, los geólogos del MIT han estudiado las costas de Titán y han demostrado mediante simulaciones que los vastos océanos de la luna pueden haber tomado la forma de olas. Hasta ahora, los científicos han encontrado signos indirectos e inconsistentes de actividad de mareas basándose en imágenes distantes de la superficie de Titán.
El equipo del MIT adoptó un enfoque diferente para investigar la presencia de mareas en Titán, primero modelando las formas en que se podrían formar lagos en la Tierra. Luego aplicaron su modelado a los océanos de Titán para determinar qué formas de erosión podrían haber producido las costas en las imágenes de Cassini. Descubrieron que las olas eran la explicación más probable.
Los investigadores enfatizan que sus hallazgos no son definitivos. Confirmar que existen mareas en Titán requerirá observaciones directas de la actividad de las mareas en la superficie de la Luna.
“Podemos decir, basándonos en nuestros resultados, que si los océanos de Titán han erosionado su costa, las mareas son las culpables más probables”, dice Taylor Perron, director de Ciencias de la Tierra, Atmósfera y Planetarias del Cecil y profesora del MIT Ida Greene. Ciencias. “Si pudiéramos pararnos en el borde de uno de los océanos de Titán, podríamos ver olas de metano y etano líquidos en el océano lamiendo la costa y chocando contra las playas durante las tormentas. Será de lo que está hecha la costa”.
Perron y sus colegas, incluida la primera autora Rose Palermo, ex estudiante de posgrado del programa conjunto MIT-WHOI y geóloga investigadora del Servicio Geológico de EE. UU., publicarán su estudio en un próximo número. Avances en la ciencia. Sus coautores incluyen al científico investigador del MIT Jason Soderbloom, el ex postdoctorado del MIT Sam Birch, ahora profesor asistente en la Universidad de Brown, Andrew Ashton de la Institución Oceanográfica Woods Hole y Alexander Hayes de la Universidad de Cornell.
“Adoptar un enfoque diferente”
La presencia de mareas en Titán ha sido un tema controvertido desde que Cassini observó cuerpos de líquido en la superficie de la luna.
“Algunas personas que intentaron buscar evidencia de olas no encontraron ninguna y dijeron: ‘Estos mares son suaves como un espejo'”, dice Palermo. “Otros dijeron que vieron algo de aspereza en la superficie del líquido, pero no estaban seguros de si las olas la causaban”.
Saber si la actividad de las olas de los océanos de Titán puede proporcionar a los científicos información sobre el clima de la luna, como la fuerza de los vientos que pueden impulsar tales olas. La información de las mareas también puede ayudar a los científicos a predecir cómo los océanos de Titán pueden haber cambiado con el tiempo.
En lugar de buscar señales directas de características similares a ondas en imágenes de Titán, Perron dice que el equipo “tuvo que adoptar un enfoque diferente, y con solo mirar la forma de la costa, podríamos decir qué destruyó las costas”. “
Se cree que los océanos de Titán son un paisaje atravesado por valles fluviales a medida que aumentan los niveles de líquido. Los investigadores consideraron tres escenarios de lo que podría suceder a continuación: ninguna erosión costera; erosión causada por olas; y “erosión uniforme”, impulsada por una “disolución”, en la que el líquido disuelve pasivamente el material de la playa, o por un mecanismo en el que la playa colapsa lentamente bajo su propio peso.
Los investigadores simularon cómo se desarrollarían diferentes accidentes geográficos costeros en cada uno de los tres escenarios. Para simular la erosión provocada por las olas, tuvieron en cuenta una variable llamada “fetch” que describe la distancia física desde un punto en la costa hasta el lado opuesto del lago u océano.
“La erosión de las olas depende de la altura y el ángulo de las olas”, explica Palermo. “Utilizamos la recuperación para aproximar la altura de las olas porque cuanto mayor es la recuperación, mayor es la distancia que puede soplar el viento y las olas pueden crecer”.
Para probar cómo las formas de la costa diferirían entre los tres escenarios, los investigadores comenzaron con un océano simulado con valles fluviales inundados alrededor de sus bordes. Para la erosión provocada por las olas, calcularon la distancia de alcance desde cada punto a todos los demás puntos a lo largo de la costa y convirtieron estas distancias en alturas de las olas. A continuación, ejecutaron su simulación para ver cómo las olas erosionarían la costa inicial con el tiempo. Compararon esto con cómo se desarrollaría una sola costa bajo una erosión uniforme. El equipo repitió este modelo comparativo para cientos de formaciones costeras iniciales diferentes.
Descubrieron que los criterios de valoración variaban mucho según el mecanismo subyacente. En particular, la erosión uniforme produjo costas infladas que se ensancharon uniformemente en todas partes, incluso en los valles de los ríos inundados, mientras que la erosión de las olas aplanó principalmente aquellas secciones de las costas que se encuentran a largas distancias, lo que hizo que los valles inundados se estrecharan y ásperos.
“Teníamos las mismas costas iniciales y vimos que bajo la erosión uniforme versus la erosión de las olas se obtiene una forma final realmente diferente”, dice Perron. “A causa de los valles fluviales inundados, parecen espaguetis voladores, pero los dos tipos de erosión producen puntos muy diferentes”.
El equipo probó sus resultados comparando sus simulaciones con lagos reales de la Tierra. Encontraron las mismas diferencias en la forma entre los lagos de la Tierra afectados por la erosión de las olas y los lagos por igual, como la disolución de la piedra caliza.
La forma de la playa.
Su modelado reveló formas costeras claras y características, dependiendo del mecanismo por el cual evolucionaron. Entonces el equipo se preguntó: ¿dónde encajarían las costas de Titán en estas formas especiales?
En particular, se centraron en los cuatro mares más grandes y mejor cartografiados de Titán: el Kraken Mare, que es comparable en tamaño al Mar Caspio; Ligeia Mare, que es más grande que el Lago Superior; Panga Mare, que es más larga que el lago Victoria. y los lagos Ontario, que representan aproximadamente el 20 por ciento del tamaño de la tierra del mismo nombre.
El equipo utilizó imágenes de radar de Cassini para mapear las costas de cada océano de Titán y luego aplicó su modelado a cada playa oceánica para ver qué mecanismos de erosión las describen mejor. Descubrieron que el modelo de erosión impulsada por las olas se ajustaba perfectamente a los cuatro mares, lo que significa que las olas creaban costas que se parecían más a los cuatro mares de Titán.
“Descubrimos que si las costas están erosionadas, sus formas son más consistentes con la erosión de las olas que con la erosión uniforme o sin ninguna erosión”, dice Perron.
Los investigadores están trabajando para determinar qué tan fuertes tendrían que ser los vientos de Titán para generar olas que pudieran estrellarse repetidamente en las playas. También esperan comprender la forma de las costas de Titán, las direcciones en las que sopla principalmente el viento.
“Titán presenta este caso de un sistema completamente intacto”, dice Palermo. “Esto podría ayudarnos a aprender cosas más fundamentales sobre cómo las playas terminan sin influencia humana, y puede ayudarnos a gestionar mejor nuestras costas en la Tierra en el futuro”. “
Este trabajo fue apoyado en parte por la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias, el USGS y la Fundación Heising-Simons.
