Дюны показывают изменения окружающей среды на Земле и других планетах

Дюны песка, которые образуются в результате действия ветров, являются воплощением процессов изменения климата и окружающей среды. Дюны могут быть мелкой рябью или большими гигантами. Учёные десятилетиями думают над тем, почему дюны образует различные узоры. Не так давно учёные из Стэнфорда разработали способ интерпретировать значение узоров дюн.

Доцент кафедры наук о Земле и планетах Stanford Doerr School of Sustainability, Матье Лапотр, отмечает, что при рассмотрении снимков с других планет практически всегда можно наблюдать Дюны. При этом доступа к поверхности нет. Теперь же исследователи предлагают расшифровывать историю окружающей среды этих планет по рисункам дюн. В своём исследовании учёные использовали снимки полей дюн на Марсе и Земле. Они изучали взаимодействие дюн между собой и обмен их песком. Это взаимодействие проявляется в тех местах, где гребни песка близко подходят друг к другу.

В результате этих взаимодействий происходит эволюция дюн в сторону бездефектного узора. Она отражает состояние равновесия с условиями местной окружающей среды. Исследователи предполагают, что большое количество взаимодействий говорит о свежих или локальных изменениях данных граничных условий. Для проверки этой гипотезы были использованы данные снимков с земли и Марса. Проверялись известные изменения окружающей среды: ветер, количество доступного песка, взаимодействие дюн в полях.

Учёные исследовали дюны, которые мигрируют через долину на территории пустыни Намиб. Так они смогли наблюдать изменения ветровых условий, которые вызываются топографией и оказывают влияние на структуру дюн. Они обнаружили, за пределами долины в пустыне Намиб дюны имеют мало дефектов в своих рисунках. Однако после миграции через долину дюны начинают больше взаимодействовать друг с другом. Ведущий автор исследования, Колин Марвин, сказал, дюны чувствуют изменения граничных условий и их структура корректируется благодаря тому, что ветер и песок устремляются в долину. Происходит перемещение их в часть за пределами долины и приспособление к неограниченным условиям. Исследователи говорят, что это именно то, предполагали увидеть.

Им также удалось обнаружить, что закономерность справедлива и на Марсе. Там вокруг северного полюса находится множество дюн. Они обосновались в нынешних условиях, и имеют одинаковый размер и внешний вид. Поэтому они мало взаимодействуют друг с другом. В тех местах, где ветер становится переменчивым и температура ниже, дюны реагируют на эти изменения климата, пока не произойдёт их миграция в новые условия. Тогда созревает новая модель, которая уменьшает число взаимодействий с дюнами.

Существует верхняя граница времени, поясняет Марвин, которая требуется этой дюне для приспособления к изменениям условий окружающей среды. Это время, необходимое для миграции на расстоянии равное одной длине дюны. Учёные говорят, что эту закономерность можно использовать для диагностики недавних изменений в окружающей среде на планетарных телах. Это можно сделать, используя лишь снимки, с радара или орбиты планеты.

Понимание недавнего климата на планете Марс посредством анализа модели дюн позволяет специалистам лучше определить глубину и широту, где в дальнейшем можно будет найти водяной лёд в недрах планеты. Исследование также даёт информацию о механике дюн на Земле. Это позволит лучше интерпретировать горные породы и прошлое нашей планеты. На титане, который является спутником Сатурна, с помощью данных этого исследования можно найти информацию о топографии вокруг тропиков и экватора. Они расположены недалеко от того места, где в середине 2030 годов на планету сядет Dragonfly Mission.

Лапотр говорит, что топография может рассказать о геологической истории той или иной планеты. Например, как функционируют недра Титана и их связь с поверхностью, тектоника, эрозия… Интерпретация паттернов дюн может начать реакцию важных открытий в будущем. Планеты имеют совершенно разные габариты температуру, гравитацию, состав. Их геологические процессы будут отличаться. Спутниковые данные о полях Дюн позволят существенно улучшить понимание специалистами этих планет и дать им необходимую информацию для приземления зондов и вездеходов.

Соавторами исследования выступили представители Университета Монаша, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Юго-Западного исследовательского института. Исследование было поддержано начальным грантом Национального центра Airborne Laser Mapping и НАСА.