Pesquisadores do MIT descobriram que a atividade das ondas na maior lua de Saturno pode ser forte o suficiente para erodir as costas de lagos e mares.
Titã, a maior lua de Saturno, é o único corpo planetário no sistema solar além do nosso que atualmente abriga rios, lagos e mares ativos. Acredita-se que os sistemas fluviais sobrenaturais de Titã estejam cheios de metano e etano líquidos que fluem para grandes lagos e mares, alguns tão grandes quanto os Grandes Lagos da Terra.
A existência dos grandes mares e lagos menores de Titã foi confirmada em 2007, com imagens tiradas pela sonda Cassini da NASA. Desde então, os cientistas têm se debruçado sobre essas e outras imagens em busca de pistas sobre o misterioso ambiente líquido da lua.
Agora, os geólogos do MIT estudaram as costas de Titã e demonstraram, através de simulações, que os grandes mares da lua provavelmente foram moldados pelas ondas. Até agora, os cientistas encontraram sinais indiretos e conflitantes de atividade das ondas, com base em imagens remotas da superfície de Titã.
A equipa do MIT adotou uma abordagem diferente para investigar a presença de ondas em Titã, primeiro modelando as formas como um lago pode sofrer erosão na Terra. Eles então aplicaram sua modelagem aos mares de Titã para determinar que forma de erosão poderia ter produzido as linhas costeiras nas imagens da Cassini. As ondas, descobriram eles, eram a explicação mais provável.
Os investigadores sublinham que os seus resultados não são definitivos; para confirmar que existem ondas em Titã serão necessárias observações diretas da atividade das ondas na superfície da lua.
“Podemos dizer, com base nos nossos resultados, que se as costas dos mares de Titã sofreram erosão, as ondas são as culpadas mais prováveis”, diz Taylor Perron, professor Cecil e Ida Green de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias no MIT. “Se pudéssemos ficar à beira de um dos mares de Titã, poderíamos ver ondas de metano e etano líquidos batendo na costa e quebrando nas costas durante as tempestades. E seriam capazes de erodir o material de que a costa é feita. .”
Perron e seus colegas, incluindo a primeira autora Rose Palermo PhD '22, ex-aluna de pós-graduação do Programa Conjunto MIT-WHOI e atual geóloga pesquisadora do US Geological Survey, publicaram seu estudo hoje em Avanços da Ciência. Seus coautores incluem o cientista pesquisador do MIT, Jason Soderblom; o ex-pós-doutorado do MIT Sam Birch, agora professor assistente na Brown University; Andrew Ashton, do Instituto Oceanográfico Woods Hole; e Alexander Hayes, da Universidade Cornell.
“Tomando uma abordagem diferente”
A presença de ondas em Titã tem sido um tema um tanto controverso desde que a Cassini avistou corpos líquidos na superfície da lua.
“Algumas pessoas que tentaram ver evidências de ondas não as encontraram e disseram: 'Esses mares são lisos como um espelho'”, diz Palermo. “Outros disseram que viram alguma rugosidade na superfície do líquido, mas não tinham certeza se as ondas causavam isso.”
Saber se os mares de Titã acolhem a actividade das ondas poderia dar aos cientistas informações sobre o clima da Lua, tais como a força dos ventos que poderiam provocar tais ondas. As informações sobre as ondas também podem ajudar os cientistas a prever como a forma dos mares de Titã poderá evoluir ao longo do tempo.
Em vez de procurar sinais diretos de características ondulatórias nas imagens de Titã, Perron diz que a equipe teve que “adotar uma abordagem diferente e ver, apenas olhando para o formato da costa, se poderíamos dizer o que está erodindo as costas”. .”
Acredita-se que os mares de Titã tenham se formado à medida que níveis crescentes de líquido inundaram uma paisagem atravessada por vales fluviais. Os investigadores concentraram-se em três cenários para o que poderia ter acontecido a seguir: nenhuma erosão costeira; erosão impulsionada pelas ondas; e a “erosão uniforme”, impulsionada quer pela “dissolução”, na qual o líquido dissolve passivamente o material da costa, quer por um mecanismo no qual a costa se desfaz gradualmente sob o seu próprio peso.
Os pesquisadores simularam como as várias formas da costa evoluiriam em cada um dos três cenários. Para simular a erosão causada pelas ondas, eles levaram em consideração uma variável conhecida como “fetch”, que descreve a distância física de um ponto na costa até o lado oposto de um lago ou mar.
“A erosão das ondas é impulsionada pela altura e ângulo da onda”, explica Palermo. “Usamos a busca para aproximar a altura das ondas porque quanto maior a busca, maior será a distância na qual o vento pode soprar e as ondas podem crescer.”
Para testar como as formas da costa seriam diferentes entre os três cenários, os investigadores começaram com um mar simulado com vales de rios inundados nas suas margens. Para a erosão causada pelas ondas, eles calcularam a distância de busca de cada ponto ao longo da costa até todos os outros pontos e converteram essas distâncias em alturas das ondas. Em seguida, eles executaram a simulação para ver como as ondas iriam erodir a linha costeira inicial ao longo do tempo. Eles compararam isso com a forma como a mesma linha costeira evoluiria sob a erosão causada por uma erosão uniforme. A equipe repetiu esta modelagem comparativa para centenas de diferentes formatos de linhas costeiras iniciais.
Eles descobriram que os formatos das extremidades eram muito diferentes dependendo do mecanismo subjacente. Mais notavelmente, a erosão uniforme produziu linhas costeiras infladas que se alargaram uniformemente em toda a volta, mesmo nos vales dos rios inundados, enquanto a erosão das ondas suavizou principalmente as partes das linhas costeiras expostas a longas distâncias, deixando os vales inundados estreitos e acidentados.
“Tínhamos as mesmas linhas costeiras iniciais e vimos que se obtém uma forma final realmente diferente sob erosão uniforme versus erosão das ondas”, diz Perron. “Todos eles se parecem com o Monstro do Espaguete Voador por causa dos vales dos rios inundados, mas os dois tipos de erosão produzem pontos finais muito diferentes.”
A equipe verificou seus resultados comparando suas simulações com lagos reais na Terra. Eles encontraram a mesma diferença na forma entre os lagos terrestres conhecidos por terem sido erodidos pelas ondas e os lagos afetados pela erosão uniforme, como a dissolução do calcário.
A forma de uma costa
A sua modelação revelou formas costeiras claras e características, dependendo do mecanismo pelo qual evoluíram. A equipe então se perguntou: onde se encaixariam as linhas costeiras de Titã, dentro dessas formas características?
Em particular, concentraram-se em quatro dos maiores e mais bem mapeados mares de Titã: Kraken Mare, que é comparável em tamanho ao Mar Cáspio; Ligeia Mare, que é maior que o Lago Superior; Punga Mare, que é mais longo que o Lago Vitória; e Ontario Lacus, que tem cerca de 20% do tamanho de seu homônimo terrestre.
A equipa mapeou as linhas costeiras de cada mar de Titã usando imagens de radar da Cassini, e depois aplicou a sua modelação a cada uma das linhas costeiras do mar para ver qual o mecanismo de erosão que melhor explicava a sua forma. Eles descobriram que todos os quatro mares se enquadravam solidamente no modelo de erosão provocada pelas ondas, o que significa que as ondas produziam linhas costeiras que mais se assemelhavam aos quatro mares de Titã.
“Descobrimos que se as costas sofreram erosão, as suas formas são mais consistentes com a erosão pelas ondas do que com a erosão uniforme ou sem erosão alguma”, diz Perron.
Juan Felipe Paniagua-Arroyave, professor associado da Escola de Ciências Aplicadas e Engenharia da Universidade EAFIT, na Colômbia, diz que os resultados da equipe estão “desbloqueando novos caminhos de compreensão”.
“As ondas são omnipresentes nos oceanos da Terra. Se Titã tivesse ondas, elas provavelmente dominariam a superfície dos lagos”, diz Paniagua-Arroyave, que não esteve envolvido no estudo. “Seria fascinante ver como os ventos de Titã criam ondas, não de água, mas de hidrocarbonetos líquidos exóticos.” Os pesquisadores estão trabalhando para determinar quão fortes devem ser os ventos de Titã para provocar ondas que poderiam repetidamente destruir as costas. . Eles também esperam decifrar, a partir do formato das linhas costeiras de Titã, de quais direções o vento sopra predominantemente.
“A Titan apresenta este caso de um sistema completamente intocado”, diz Palermo. “Isso poderia nos ajudar a aprender coisas mais fundamentais sobre como as costas sofrem erosão sem a influência das pessoas, e talvez isso possa nos ajudar a gerenciar melhor nossas costas na Terra no futuro.”
