Планетарний обряд весняної природи Науки про Землю - Новини - 2020
предметів
Дослідження планет Сонячної системи вийшли далеко за межі науки. Довготривалі спостереження за планетарними тілами можуть надати інформацію протягом днів, сезонів та років.
Весна тут, у північній півкулі на планеті Земля. Птахи цвірінькають, цвітуть квіти, а дерева проростають свіже листя. На Марсі все ще видно північна весна, яка займає навколо Сонця приблизно вдвічі більше часу, ніж земля. Поверхня, яка динамічно реагує на зміну сезонів, була простежена рядом космічних кораблів, які постійно оберталися навколо Марсу протягом майже двох десятиліть. Над системою Сатурна, де рік становить приблизно 29 земних років, сезон зараз повільно переходить з весни на перше літо в північній півкулі, що спостерігалося за допомогою камер космічного корабля Кассіні. Зазвичай ми думаємо про планети як про статичні ландшафти без змін. Як показують три статті цього випуску, планети, що містять атмосферу і, отже, кліматичні системи - це динамічні світи як на землі, так і на висоті. Постійне спостереження за нашими сусідами по планетах має велике наукове значення для розуміння того, як ці планети змінюються з часом.
Протягом останнього десятиліття Кассіні проглядав супутник Сатурна Титан протягом частини року Сатурна. Радіолокаційні зображення показали широкі лінійні поля дюн у нижчих широтах. Процеси, що утворюють ці дюни, ймовірно, не настільки відрізняються від аналогічних лінійних дюн на Землі, які складаються з піску, продутого вітром - хоча на відміну від Землі, піщинки, ймовірно, складаються з вуглеводневих сполук. Як і на Землі, дюни рухаються на Титані.
Зображення: NASA/JPL-CALTECH/SSI
Заплутано, але лінійні дюни Титану мігрують із заходу на схід, тоді як переважні вітри в низьких широтах дмуть зі сходу на захід. Відповідь на цей парадокс може полягати в сезонах Титана. Чисельне моделювання показує, що тропічні метанові бурі, які Кассіні спостерігав під час рівнодення, можуть породжувати пориви вітру, що дмуть із заходу на схід і можуть домінувати у перенесенні піску (стор. 362). Те, що тропічні бурі трапляються лише під час рівнодення, означає, що дюни розвиваються протягом тривалого періоду часу. Інший аналіз - переорієнтація невеликих дюн - простежив, здавалося б, повільний розвиток титанових дюн до змін напрямку вітру та наявності відкладень, спричинених тривалими кліматичними циклами 1. Зрозуміло, що для розуміння динаміки дюн Титану слід врахувати ряд часових шкал, починаючи від того моменту, коли піщинка засолиться під час одного пориву вітру, і закінчуючи довгостроковими змінами на орбіті (сторінка 334).
На відміну від повільно мінливих еолових ландшафтів Титану, деякі дюни на екваторіальному Марсі, здається, цілком пояснюються поточними умовами вітру 2; Тут дюни розвиваються в часових масштабах, які набагато коротші за орбітальні цикли. Однак спостереження за полярними дюнами на Марсі в останні роки показали, що морфологія дюн змінюється від року до року. Більшість змін відбуваються між кінцем літа та зимовим сезоном 3 .
П'ятнадцять років тому виявлення каньйонів на Марсі, що змінюються з часом 4, показало активну марсіанську поверхню за сезонними часовими шкалами, хоча залишається незрозумілим, чи є каньйони продуктами сухого чи вологого течії. Зовсім недавно спостерігалися таємничі смуги, які з’являються і довше ростуть на похилій місцевості в середніх широтах та екваторіальних регіонах у теплу пору року. Смуги збігаються із сезонним потоком солоної води 5, але наскільки рідинний розсіл може бути стабільним у таких низьких широтах, залишається відкритим питанням. Аналіз екологічних даних марсохода Curiosity на екваторіальному кратері Гейл, який представлений на сторінці 357, показує, що відповідь полягає в динаміці Марса: вночі температурні та вологі умови достатні для утворення розсолу в підземному просторі.
Сатурн також динамічний з року в рік. З тих пір, як телескопи тренувались на Сатурні, гігантські шторми спалахували на газовому гіганті, що обертався навколо планети приблизно кожні 30 земних років. Регулярне виникнення цих так званих Великих Білих Плям (малюнок) пояснюється не сезонами, а термодинамікою атмосфери Сатурна, згідно з листом на сторінці 398. Водяна пара в атмосфері Сатурна пригнічує вологу конвекцію протягом десятиліть, поки тропосфера не охолоне викликає величезну бурю. Потім цикл повторюється.
Коли місія Кассіні закінчилася, ми вже бачили перші весняні проблиски північної півкулі Титану, де в морі були виявлені активні поверхневі процеси 6. На жаль, моніторинг системи Сатурна обмежений половиною року Сатурна. Наприклад, як ми дізналися із супутникових спостережень за погодою Землі та зменшенням крижаних шапок, можна багато дізнатись про планетарну систему в сезонному, річному та більш тривалому часовому масштабі. Переваги постійного тривалого спостереження за планетою були продемонстровані на Марсі, як це задокументовано у збірнику статей у журналі Icarus 7 на початку цього місяця - результат двох десятиліть відстеження змін атмосфери та поверхні Червоної планети .
На жаль, навряд чи вдасться підтримувати постійну присутність космічних кораблів на Титані протягом цілого року Сатурна. Принаймні, для поточного річного циклу наша картина сезонного курсу Сатурна та його супутників, таким чином, повинна залишатися неповною.