Cum este să te afli pe suprafața planetei Marte? Dar pe cea a lui Venus? Sau chiar mai departe, cum ar fi pe Pluto sau pe Titan, luna lui Saturn?
Această curiozitate a impulsionat progresele în domeniul explorării spațiale de la lansarea Sputnik 1, în urmă cu 65 de ani. Dar abia acum începem să aflăm câte ceva.
Noul nostru studiu, publicat recent în revista Nature Astronomy, arată cum unii candidați improbabili – și anume dunele de nisip – pot oferi informații despre vremea și condițiile pe care le-ai putea experimenta dacă te-ai afla pe un corp planetar îndepărtat.
Pentru ca dunele să existe, există o pereche de criterii „Goldilocks” care trebuie să fie îndeplinite. În primul rând, există o rezervă de granule erozive, dar durabile. De asemenea, trebuie să existe vânturi suficient de rapide pentru a face ca aceste boabe să țopăie pe sol – dar nu suficient de rapide pentru a le transporta la mare înălțime în atmosferă.
Până în prezent, măsurarea directă a vânturilor și a sedimentelor a fost posibilă doar pe Pământ și Marte. Cu toate acestea, am observat prin satelit caracteristici ale sedimentelor purtate de vânt pe mai multe alte corpuri (și chiar pe comete). Simpla prezență a unor astfel de dune pe aceste corpuri implică faptul că sunt îndeplinite condițiile Goldilocks.
Lucrările s-au concentrat pe Venus, Pământ, Marte, Titan, Triton (cea mai mare lună a lui Neptun) și Pluto. Dezbaterile nerezolvate cu privire la aceste corpuri durează de zeci de ani.
Cum putem împăca caracteristicile aparente ale vântului de pe suprafețele lui Triton și Pluto cu atmosferele lor subțiri și slabe? De ce observăm o activitate atât de prolifică a nisipului și a prafului pe Marte, în ciuda măsurătorilor vânturilor care par prea slabe pentru a o susține? Și oare atmosfera densă și sufocant de fierbinte a lui Venus mișcă nisipul într-un mod similar cu cel în care se mișcă aerul sau apa pe Pământ?
Studiul oferă previziuni privind vânturile necesare pentru a muta sedimentele pe aceste corpuri și cât de ușor se vor descompune sedimentele în aceste vânturi.
Studiile anterioare studiului nostru au analizat fie pragul de viteză a vântului necesar pentru a muta nisipul, fie rezistența diferitelor particule de sedimente. Lucrarea menționată a combinat aceste elemente – analizând cât de ușor se pot rupe particulele în timpul transportului de nisip pe aceste corpuri.
De exemplu, știm că ecuatorul lui Titan are dune de nisip – dar nu suntem siguri de sedimentele care înconjoară ecuatorul. Este vorba de ceață organică pură care plouă din atmosferă sau este amestecată cu gheață mai densă?
După cum se pare, am descoperit că agregatele libere de ceață organică s-ar dezintegra în urma coliziunii dacă ar fi suflate de vânturile de la ecuatorul lui Titan.
Acest lucru implică faptul că dunele de pe Titan nu sunt, probabil, alcătuite din ceață pur organică. Pentru a construi o dună, sedimentele trebuie să fie purtate de vânt pentru o perioadă lungă de timp (unele dintre nisipurile dunelor de pe Pământ au o vechime de un milion de ani).
De asemenea, am constatat că viteza vântului ar trebui să fie excesiv de mare pe Pluto pentru a transporta fie metan, fie gheață de azot (ceea ce se presupune că ar fi sedimentele dunelor de pe Pluto). Acest lucru pune sub semnul întrebării dacă „dunele” de pe câmpia lui Pluto, Sputnik Planitia, sunt chiar dune.
Este posibil ca ele să fie în schimb valuri de sublimare. Acestea sunt forme de relief asemănătoare dunelor, realizate prin sublimarea materialului, în locul eroziunii sedimentelor (cum ar fi cele observate pe calota polară nordică a lui Marte).
Rezultatele pentru Marte sugerează că pe Marte se generează mai mult praf din transportul de nisip adus de vânt decât pe Pământ. Acest lucru sugerează că este posibil ca modelele noastre de atmosferă marțiană să nu surprindă în mod eficient vânturile puternice „katabatice” de pe Marte, care sunt rafale reci care suflă în jos pe timp de noapte.
Pentru Marte, avem o abundență relativă de observații; cinci agenții spațiale desfășoară misiuni active pe orbită sau in situ. Studii precum al nostru ajută la fundamentarea obiectivelor acestor misiuni și a traseelor parcurse de rovere precum Perseverance și Zhurong.
În zona exterioară a sistemului solar, Triton nu a mai fost observat în detaliu de la survolul NASA Voyager 2 din 1989. În prezent, există o propunere de misiune care, dacă va fi selectată, ar urma ca o sondă să fie lansată în 2031 pentru a studia Triton, înainte de a se anihila prin zbor în atmosfera lui Neptun.
Misiunile planificate către Venus și Titan în următorul deceniu vor revoluționa înțelegerea noastră despre aceste două planete. Misiunea Dragonfly a NASA, programată să plece de pe Pământ în 2027 și să ajungă pe Titan în 2034, va ateriza un elicopter fără echipaj pe dunele de pe Lună.
Pluto a fost observată în timpul unui survol din 2015 de către misiunea New Horizons a NASA, aflată în curs de desfășurare, dar nu există planuri de întoarcere.