Снимок спутника Юпитера Ио, третьего по величине спутника планеты, сделанного космическим кораблем НАСА "Галилео". Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны.
Исследование Рутгерса показывает новый способ образования дюн на различных небесных поверхностях.
Ученые долго размышляли над тем, как Юпитерсамая внутренняя луна Ио имеет извилистые хребты, такие же великолепные, как и те, что можно увидеть в таких фильмах, как «Дюна». Теперь исследование Рутгерса представило новое объяснение того, как дюны могут образовываться даже на такой ледяной и бурлящей поверхности, как на Ио.
Исследование, опубликованное в журнале Природа связи 19 апреля 2022 г., основан на изучении физических процессов, управляющих движением зёрен, в сочетании с анализом изображений 14-летней миссии НАСАкосмического корабля Галилео, который позволил создать первые подробные карты спутников Юпитера. Ожидается, что новое исследование расширит наше научное понимание геологических особенностей этих планетоподобных миров.
«Наши исследования указывают на возможность того, что Ио может стать новым «миром дюн», — сказал первый автор Джордж Макдональд, научный сотрудник отдела наук о Земле и планетах Рутгерса. «Мы предложили и количественно проверили механизм, с помощью которого песчинки могут двигаться, и, в свою очередь, там могут образовываться дюны».
Возможные дюны на спутнике Юпитера Ио. Анализ показывает, что темный материал (внизу слева) представляет собой недавно образовавшиеся потоки лавы, а повторяющиеся линейные элементы, доминирующие на изображении, — это потенциальные дюны. Яркие белые области могут быть недавно размещенными зернами, поскольку потоки лавы испаряют соседний иней. Авторы и права: NASA/JPL-Caltech/Rutgers
Современное научное понимание диктует, что дюны по своей природе представляют собой холмы или гряды песка, нагроможденные ветром. И ученые в предыдущих исследованиях Ио, описывая ее поверхность как имеющую некоторые черты, похожие на дюны, пришли к выводу, что гребни не могут быть дюнами, поскольку сила ветра на Ио слаба из-за низкой плотности атмосферы Луны.
«Эта работа говорит нам о том, что среда, в которой находятся дюны, значительно более разнообразна, чем классические бесконечные пустынные ландшафты в некоторых частях Земли или на вымышленной планете Арракис в «Дюне», — сказал Макдональд.
Миссия «Галилео», которая длилась с 1989 по 2003 год, зафиксировала так много научных открытий, что исследователи до сих пор изучают собранные ею данные. Одним из основных выводов, сделанных на основе данных, была высокая степень вулканической активности на Ио — настолько, что ее вулканы постоянно и быстро всплывают на поверхность маленького мира.
Поверхность Ио представляет собой смесь черных застывших потоков лавы и песка, текущих «эффузивных» потоков лавы и «снега» из двуокиси серы. Ученые использовали математические уравнения, чтобы смоделировать силы, воздействующие на одну крупицу базальта или инея, и рассчитать ее траекторию. Когда лава течет в диоксид серы под поверхностью Луны, ее выход «достаточно плотный и быстрый, чтобы перемещать зерна на Ио и, возможно, способствовать формированию крупномасштабных объектов, таких как дюны», — сказал Макдональд.
Как только исследователи разработали механизм образования дюн, они обратились к фотографиям поверхности Ио, сделанным космическим кораблем «Галилео», для получения дополнительных доказательств. Расстояние между гребнями и отношение высоты к ширине, которые они наблюдали, соответствовали тенденциям для дюн, наблюдаемых на Земле и других планетах.
«Подобная работа действительно позволяет нам понять, как устроен космос», — сказал Луджендра Оджа, соавтор и доцент кафедры наук о Земле и планетах. «В конце концов, в планетарной науке это то, что мы пытаемся сделать».
Ссылка: «Перенос эоловых отложений на Ио в результате взаимодействия лавы и изморози», Джордж Д. Макдональд, Джошуа Мендес Харпер, Лухендра Оджа, Пол Корлис, Джозеф Дуфек, Райан К. Юинг и Лаура Кербер, 19 апреля 2022 г., Природа связи.
DOI: 10.1038 / s41467-022-29682-x
В работе также участвовали авторы из Орегонского университета, Массачусетского технологического института, Техасского университета A&M и Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института.
