Distant Titan é um excêntrico no Sistema Solar. A maior lua de Saturno – e a segunda maior de todo o Sistema Solar – tem uma atmosfera mais densa que a da Terra. Também possui lagos estáveis ​​e mares de hidrocarbonetos líquidos em sua superfície.

Uma nova investigação mostra que as ondas destes mares estão a erodir a costa de Titã.

A pesquisa é “Assinaturas de erosão das ondas nas costas de Titã,”E é publicado na Science Advances. A autora principal é Rose Palermo, graduada pelo MIT e geóloga pesquisadora do US Geological Survey.

Em 2007, a sonda Cassini avistou lagos e mares de hidrocarbonetos líquidos, principalmente metano e etano, na lua de Saturno, Titã. Titã e a Terra são os únicos dois corpos do Sistema Solar conhecidos por terem líquidos na superfície. Os cientistas têm apenas dados da Cassini de Titã para trabalhar e têm se debruçado sobre os dados em um esforço para compreender este estranho mundo.

Os mares da Lua são uma das características mais intrigantes de todo o Sistema Solar. Mas são difíceis de observar devido à espessa atmosfera. Os investigadores questionam-se se as ondas moldam as costas, mas há sinais contraditórios sobre a natureza dos mares. Eles podem ser ásperos ou lisos. A artigo de 2014 sugeriram que as características transitórias no mar do norte de Titã, Ligeia Mare, poderiam ser ondas.

Mas não há certeza.

“Descobrimos que se as linhas costeiras sofreram erosão, as suas formas são mais consistentes com a erosão pelas ondas do que com a erosão uniforme ou com a ausência de erosão.”

Rose Palermo, autora principal, Serviço Geológico dos EUA

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“Algumas pessoas que tentaram ver evidências de ondas não as encontraram e disseram: ‘Esses mares são lisos como um espelho’”, disse o autor principal, Palermo, em um comunicado de imprensa que acompanha a pesquisa. “Outros disseram que viram alguma rugosidade na superfície do líquido, mas não tinham certeza se as ondas causavam isso.”

Parece provável que haveria ondas em Titã. Para investigar esta questão, investigadores do MIT compararam as linhas costeiras de Titã com as linhas costeiras da Terra para ver se correspondiam.

Os mares e lagos de Titã se parecem muito com alguns da Terra. Parecem ser vales e depressões inundados. Mas os cientistas não têm a certeza se estas massas de água estão a erodir as suas costas como as da Terra. “Observações de espaçonaves e modelos teóricos sugerem que o vento pode causar a formação de ondas nos mares de Titã, potencialmente provocando erosão costeira, mas a evidência observacional de ondas é indireta, e os processos que afetam a evolução da costa em Titã permanecem desconhecidos”, escrevem os autores em seu artigo. .

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O problema é que não existe uma maneira confiável de conectar a morfologia da costa diretamente aos mecanismos que a moldam, mesmo na Terra. Para tentar compreender como a erosão afeta a costa de Titã, os investigadores começaram pela Terra. Eles examinaram como diferentes mecanismos de erosão costeira moldam a costa da Terra e depois aplicaram a estrutura a Titã.

Existem basicamente dois tipos de erosão costeira: erosão provocada pelas ondas e erosão uniforme. Cada tipo produz litorais diferentes.

A erosão das ondas é impulsionada pelo vento e produz uma mudança proporcional à força das ondas. As ondas são geralmente mais fortes quanto mais longe viajam antes de atingir a costa. A erosão das ondas cria trechos longos e suaves de costa onde a costa está totalmente exposta e baías em áreas protegidas onde ocorre menos erosão. A distância que o vento pode soprar para gerar ondas em um determinado corpo de água antes de atingir a costa é chamada de ‘fetch’.

“A erosão das ondas é impulsionada pela altura e ângulo da onda”, explicou 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.”

A erosão uniforme é diferente. Não depende da ação mecânica das ondas. As diferenças de composição entre a Terra e Titã são aparentes quando se trata de erosão uniforme. “A crosta de Titã consiste principalmente de gelo de água, mas os sólidos da sua superfície também podem incluir moléculas pesadas de hidrocarbonetos, como o benzeno, que são solúveis em metano e etano líquidos, de modo que os lagos e mares líquidos podem dissolver lentamente as costas sólidas do pólo norte. terreno”, explicam os autores em sua pesquisa.

Durante um período de tempo suficientemente longo, a erosão uniforme ocorre à mesma taxa em todos os locais, produzindo características morfológicas distintas: linhas costeiras que são geralmente suaves mesmo no interior de baías com promontórios agudos que as pontuam.

“Aqui, testamos a hipótese de que a erosão costeira moldou os mares de Titã, investigando se as formas da costa são mais consistentes com a erosão provocada pelas ondas, com a erosão uniforme ou com a ausência de erosão costeira”, escrevem os autores.

Esta figura da pesquisa ilustra como os dois tipos de erosão moldariam as linhas costeiras.  As imagens são baseadas em formas de relevo e linhas costeiras simuladas de Titã.  A mostra a condição inicial dos corpos d'água de Titã, onde os rios abriram canais e a elevação do mar os inundou.  B mostra a morfologia que a erosão das ondas produziria, onde a taxa de erosão depende da busca.  C mostra a morfologia que a erosão uniforme produziria, onde a erosão é uniforme em todos os locais.  O azul mais escuro indica águas mais profundas e o amarelo mais claro indica terras mais altas.  Crédito da imagem: Palermo et al.  2024.
Esta figura da pesquisa ilustra como os dois tipos de erosão moldariam as linhas costeiras. As imagens são baseadas em formas de relevo e linhas costeiras simuladas de Titã. A mostra a condição inicial dos corpos d’água de Titã, onde os rios abriram canais e a elevação do mar os inundou. B mostra a morfologia que a erosão das ondas produziria, onde a taxa de erosão depende da busca. C mostra a morfologia que a erosão uniforme produziria, onde a erosão é uniforme em todos os locais. O azul mais escuro indica águas mais profundas e o amarelo mais claro indica terras mais altas. Crédito da imagem: Palermo et al. 2024.
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As diferentes características morfológicas produzidas pela erosão provocada pelas ondas e pela erosão uniforme são óbvias. A erosão provocada pelas ondas tende a suavizar secções expostas da linha costeira onde o fetch é grande e a preservar a linha costeira onde o fetch é pequeno dentro das baías.

A erosão uniforme é diferente. Ele alarga as enseadas e suaviza as irregularidades em pequena escala na costa, independentemente da profundidade. As cabeceiras são a exceção, que se aguçam em pontas grossas que se projetam na bacia principal.

“Tínhamos as mesmas linhas costeiras iniciais e vimos que se obtém uma forma final realmente diferente sob erosão uniforme versus erosão das ondas”, disse o coautor Taylor Perron, professor de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias no MIT. “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.”

Ligeia Mare de Titã é o segundo maior corpo líquido de Titã.  Os pesquisadores dizem que seu litoral parece ter sido alterado pela erosão provocada pelas ondas.  Crédito da imagem: Por NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell - Domínio Público,
Ligeia Mare de Titã é o segundo maior corpo líquido de Titã. Os pesquisadores dizem que seu litoral parece ter sido alterado pela erosão provocada pelas ondas. Crédito da imagem: Por NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell – Domínio Público,
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“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”, disse Perron.

Mas estas são apenas simulações e devem ser testadas rigorosamente. O próximo passo da equipe foi quantificar essas diferenças no mundo real. Os pesquisadores explicam que “desenvolveram uma técnica focada nas relações locais entre a rugosidade da costa e a área de busca” para compreender e quantificar as diferenças. Especificamente, quantificaram o que chamam de “rugosidade” para diferenciar a erosão provocada pelas ondas da erosão uniforme. “Simplificando, uma rugosidade menor significa um trecho de costa mais suave em comparação com o resto do lago, e uma rugosidade maior significa um trecho de costa comparativamente áspero”, escrevem eles.

Esta figura da pesquisa mostra a rugosidade e a área de busca de dois mares de Titã: Kraken Mare e Ligeia Mare.  C e D mostram rugosidade para cada mar.  E e F mostram a área de busca normalizada, assumindo que as ondas são limitadas por busca.  Busca limitada significa que as ondas continuam a crescer enquanto o comprimento da busca aumenta.  G e H mostram a área de busca normalizada assumindo um comprimento de busca de saturação de 20 km.  Isso significa que as ondas só crescem até um determinado comprimento de busca e depois saturam.  Nesse caso, o sistema é limitado pela saturação e o "o comprimento da busca em todas as direções é truncado para um valor máximo." Crédito da imagem: Palermo et al.  2024.
Esta figura da pesquisa mostra a rugosidade e a área de busca de dois mares de Titã: Kraken Mare e Ligeia Mare. C e D mostram rugosidade para cada mar. E e F mostram a área de busca normalizada, assumindo que as ondas são limitadas por busca. Busca limitada significa que as ondas continuam a crescer enquanto o comprimento da busca aumenta. G e H mostram a área de busca normalizada assumindo um comprimento de busca de saturação de 20 km. Isso significa que as ondas só crescem até um determinado comprimento de busca e depois saturam. Nesse caso, o sistema é limitado pela saturação e o “comprimento da busca em todas as direções é truncado para um valor máximo”. Crédito da imagem: Palermo et al. 2024.
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Os pesquisadores dizem que “… a rugosidade da costa e a área de busca normalizada podem ser usadas para identificar a erosão uniforme e impulsionada pelas ondas e distingui-las de uma linha costeira que consiste apenas em vales de rios inundados”, como mostrado na primeira imagem.

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Então, no que tudo isso se resume?

“Os nossos resultados sugerem que as costas dos maiores corpos líquidos de Titã são mais consistentes com as costas que foram modificadas pela erosão das ondas e pela incisão dos rios”, escrevem os investigadores no seu artigo. Eles analisaram quatro linhas costeiras e encontraram uma probabilidade inferior a 5% de erosão uniforme num cenário de saturação limitada e uma probabilidade inferior a 20% de erosão uniforme num cenário de busca limitada. Isso deixa a erosão provocada pelo vento como a causa mais provável da erosão, o que parece confirmar que os lagos e mares de Titã sofrem ondas. “Portanto, os nossos resultados sugerem que os maiores mares e lagos não são consistentes com a erosão por processos uniformes (isto é, dissolução), como anteriormente hipotetizado para algumas das paisagens de Titã”, concluem.

Essa é a forma científica de apresentar os seus resultados, e o seu artigo é como parte de uma longa conversa com outros cientistas. No comunicado de imprensa, eles expõem a sua conclusão de forma mais clara para o resto de nós.

“Podemos dizer, com base nos nossos resultados, que se as costas dos mares de Titã sofreram erosão, as ondas são as culpadas mais prováveis”, disse Perron, professor 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 tempestades. E seriam capazes de erodir o material de que é feita a costa.”

“As ondas são onipresentes nos oceanos da Terra. Se Titã tivesse ondas, elas provavelmente dominariam a superfície dos lagos”, diz Juan Felipe Paniagua-Arroyave, professor associado da Escola de Ciências Aplicadas e Engenharia da Universidade EAFIT, na Colômbia, que não esteve envolvido no estudo.” Seria fascinante ver como os ventos de Titã criam ondas, não de água, mas de hidrocarbonetos líquidos exóticos.”

O próximo passo é determinar quão fortes devem ser os ventos de Titã para criar erosão costeira. Os pesquisadores também esperam decifrar de quais direções o vento sopra predominantemente.

“A Titan apresenta este caso de um sistema completamente intocado”, disse 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 nossos litorais na Terra no futuro.”

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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.