土衛六海洋的海岸線可能由海浪塑造

土星最大的衛星泰坦(Titan)的海洋和湖泊是由液態甲烷和乙烷組成的,而不是水。

由於泰坦極寒的溫度,這些液體在其表面形成了類似地球的河流、湖泊和海洋。最新研究表明,這些液態碳氫化合物的海岸線可能由波浪塑造。

藝術家構想的克拉肯海(Kraken Mare)是土星最大的衛星土衛六上最大的甲烷/乙烷海。圖片來自美國宇航局/約翰·格倫研究中心/康奈爾大學。

泰坦的海洋與海浪

泰坦上有許多類似地球的地貌特徵,如河流、湖泊和海洋。NASA的卡西尼探測器在2007年首次觀測到了這些特徵。這些海洋和湖泊主要分佈在泰坦的北極區域,通過雷達圖像觀測,泰坦的海洋和湖泊與地球上的類似特徵相似。

科學家們一直想知道泰坦的這些海洋和湖泊是否也有波浪。之前的研究結果有些矛盾:有些研究認爲這些液體表面非常平滑,沒有波浪;而另一些研究則發現了一些粗糙的表面,但不確定是否由波浪引起。

麻省理工學院(MIT)和美國地質調查局的研究人員通過模擬研究了泰坦海岸線的侵蝕情況。他們測試了三種不同的計算機模型,結果表明,波浪最有可能是造成泰坦海岸線侵蝕的原因。研究團隊分析了泰坦四個最大的湖泊:Kraken Mare、Ligeia Mare、Punga Mare和Ontario Lacus,發現波浪驅動的侵蝕模型最符合這些湖泊的實際數據。

波浪侵蝕模型

波浪侵蝕模型假設波浪通過風的作用形成,並且波浪的高度取決於“fetch”距離,即從海岸線的一點到對面的距離。波浪的高度和角度決定了侵蝕的強度。模擬結果顯示,波浪侵蝕傾向於使擁有最長fetch距離的海岸線部分變得平滑,同時形成狹窄而粗糙的淹沒河谷。

美國宇航局的卡西尼號太空船於 2007 年拍攝了麗姬亞海(土衛六上的另一片大海)的雷達圖像。圖片來自美國宇航局/ JPL-Caltech / ASI / Cornell。

研究還模擬了兩種其他侵蝕模型:一種是不發生侵蝕,另一種是“均勻侵蝕”,即通過溶解或自身重量逐漸消失。結果表明,均勻侵蝕會在整個海岸線形成寬闊的侵蝕區域,而波浪侵蝕則導致更具特徵性的海岸線形狀。

藝術家對土衛六上一些較小湖泊的構想。圖片來自 NASA/ JPL/ 亞利桑那大學/ 愛達荷大學/麻省理工學院

研究人員指出,泰坦的未受人類干擾的環境爲理解基礎侵蝕過程提供了一個獨特的視角,這可能有助於人類未來更好地管理地球的海岸線。未來的探測任務,例如機器人潛艇探索泰坦最深的海洋,將爲這方面的研究提供更多數據。

  • 來源:https://earthsky.org/space/shorelines-titans-seas-titan-waves-cassini-mit/

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