Titã, a maior lua de Saturno, é o único corpo planetário conhecido além da Terra no qual persistem líquidos estacionários. Os hidrocarbonetos líquidos, fornecidos pelas chuvas da espessa atmosfera da Lua, formam rios, lagos e mares, a maioria dos quais encontrados nas regiões polares. Numa nova investigação, uma equipa de geólogos do MIT estudou a costa de Titã e descobriu que os grandes lagos e mares da Lua provavelmente foram moldados pelas ondas.
Uma representação artística da superfície da maior lua de Saturno, Titã. Crédito da imagem: Benjamin de Bivort, debivort.org / CC BY-SA 3.0.
A presença de ondas em Titã tem sido um tema um tanto controverso desde que a sonda Cassini da NASA 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’. Outros disseram ter visto alguma rugosidade na superfície do líquido, mas não tinham certeza se as ondas a causavam”, disse a Dra. Rose Palermo, geóloga do Serviço Geológico dos EUA.
“Saber se os mares de Titã hospedam a atividade das ondas poderia fornecer aos cientistas informações sobre o clima da lua, 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, tivemos que adotar uma abordagem diferente e ver, apenas olhando para a forma da linha costeira, se conseguíamos dizer o que está a erodir 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 erosão uniforme, impulsionada pela dissolução, na qual o líquido dissolve passivamente o material da costa, ou por um mecanismo no qual a costa se desprende gradualmente sob o seu próprio peso.
Eles 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”, disse o Dr. 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 Cassini percorreu a superfície de Titã com microondas, descobrindo que alguns canais são desfiladeiros profundos cheios de hidrocarbonetos líquidos. Uma dessas características é o Vid Flumina, a rede ramificada de linhas estreitas no quadrante superior esquerdo da imagem. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/ASI.
Para testar como as formas da linha costeira seriam diferentes entre os três cenários, os cientistas começaram com um mar simulado com vales de rios inundados em torno das 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.
Os autores repetiram 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 você obtém uma forma final realmente diferente sob erosão uniforme versus erosão das ondas”, disse o Dr.
“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.”
Esta imagem é uma composição de várias imagens tiradas durante dois sobrevoos separados por Titã em 2006. A grande formação circular perto do centro do disco de Titã pode ser o remanescente de uma bacia de impacto muito antiga. As cadeias de montanhas a sudeste da formação circular e a longa formação linear e escura a noroeste da antiga cicatriz de impacto podem ter resultado da atividade tectônica em Titã causada pela energia liberada quando o impacto ocorreu. Crédito da imagem: NASA/JPL/Universidade do Arizona.
Dr. Perron e colegas verificaram 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 sua modelação revelou formas costeiras claras e características, dependendo do mecanismo pelo qual evoluíram.
Eles então se perguntaram: 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.
Os investigadores mapearam as linhas costeiras de cada mar de Titã usando imagens de radar da Cassini, e depois aplicaram 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 linhas costeiras sofreram erosão, as suas formas são mais consistentes com a erosão pelas ondas do que com a erosão uniforme ou sem erosão alguma”, disse o Dr.
Os cientistas estão trabalhando para determinar quão fortes devem ser os ventos de Titã para provocar ondas que possam destruir repetidamente 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”, disse o Dr. 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.”
O descobertas aparece hoje no jornal Avanços da Ciência.
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Rosa V. Palermo e outros. 2024. Assinaturas de erosão das ondas nas costas de Titã. Avanços da Ciência 10 (25); dois: 10.1126/sciadv.adn4192