NASAs Galileo-romfartøybilde av Jupiters måne Io, planetens tredje største måne. Kreditt: NASA/JPL/University of Arizona
Rutgers studie viser ny måte sanddyner kan dannes på varierte himmeloverflater.
Forskere har lenge fundert på hvordan Jupitersin innerste måne, Io, har buktende rygger like storslått som noen som kan sees i filmer som «Dune». Nå har en forskningsstudie fra Rutgers presentert en ny forklaring på hvordan sanddyner kan dannes selv på en overflate som er så isete og bølgende som Io's.
Studien, publisert i tidsskriftet Nature Communications 19. april 2022, er basert på en studie av de fysiske prosessene som kontrollerer kornbevegelse kombinert med en analyse av bilder fra det 14 år lange oppdraget til NASA's Galileo romfartøy, som tillot opprettelsen av de første detaljerte kartene over Jupiters måner. Den nye forskningen forventes å utvide vår vitenskapelige forståelse av de geologiske egenskapene på disse planetlignende verdenene.
"Våre studier peker på muligheten for Io som en ny 'dyneverden'," sa førsteforfatter George McDonald, en postdoktor ved Rutgers' Earth and Planetary Sciences Department. "Vi har foreslått, og kvantitativt testet, en mekanisme der sandkorn kan bevege seg, og i sin tur kan det dannes sanddyner der."
Potensielle sanddyner på Jupiters måne Io. En analyse indikerer at det mørke materialet (nederst til venstre) er nylig plasserte lavastrømmer, mens de gjentatte, linjelignende trekkene som dominerer bildet er potensielle sanddyner. De lyse, hvite områdene kan være nylig plasserte korn ettersom lavastrømmene fordamper tilstøtende frost. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/Rutgers
Nåværende vitenskapelig forståelse tilsier at sanddyner, i sin natur, er åser eller rygger av sand som er stablet opp av vinden. Og forskere i tidligere studier av Io, mens de beskrev overflaten som inneholder noen sanddynelignende trekk, konkluderte med at ryggene ikke kunne være sanddyner siden kreftene fra vinden på Io er svake på grunn av månens atmosfære med lav tetthet.
"Dette arbeidet forteller oss at miljøene der sanddyner finnes er betydelig mer varierte enn de klassiske, endeløse ørkenlandskapene på deler av jorden eller på den fiktive planeten Arrakis i "Dune," sa McDonald.
Galileo-oppdraget, som varte fra 1989 – 2003, registrerte så mange vitenskapelige nyvinninger at forskere den dag i dag fortsatt studerer dataene den samlet inn. En av de viktigste innsiktene som ble hentet fra dataene var det høye omfanget av vulkansk aktivitet på Io – så mye at vulkanene gjentatte ganger og raskt dukker opp igjen til den lille verden.
Ios overflate er en blanding av svarte, størknede lavastrømmer og sand, rennende "effusive" lavastrømmer og "snø" av svoveldioksid. Forskerne brukte matematiske ligninger for å simulere kreftene på et enkelt basalt- eller frostkorn og beregne banen. Når lava strømmer inn i svoveldioksid under månens overflate, er ventilasjonen "tett og raskt i bevegelse nok til å flytte korn på Io og muligens muliggjøre dannelsen av storskala funksjoner som sanddyner," sa McDonald.
Når forskerne utviklet en mekanisme som sanddynene kunne dannes med, så de på bilder av Ios overflate tatt av romfartøyet Galileo for mer bevis. Avstanden mellom toppene og høyde-til-bredde-forholdene de observerte var i samsvar med trender for sanddyner sett på jorden og andre planeter.
"Et arbeid som dette lar oss virkelig forstå hvordan kosmos fungerer," sa Lujendra Ojha, en medforfatter og en assisterende professor ved Institutt for jord- og planetvitenskap. "Til slutt, i planetarisk vitenskap, er det det vi prøver å gjøre."
Referanse: "Eolisk sedimenttransport på Io fra lava-frost interaksjoner" av George D. McDonald, Joshua Méndez Harper, Lujendra Ojha, Paul Corlies, Josef Dufek, Ryan C. Ewing og Laura Kerber, 19. april 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-022-29682-x
Oppgaven inkluderte også forfattere fra University of Oregon, Massachusetts Institute of Technology, Texas A&M University og Jet Propulsion Laboratory ved California Institute of Technology.
