doliini

Tuhansien järvien kuu

Ma, 06/22/2015 - 11:16 Markus Hotakainen

Saturnusta kiertävä Titan on Aurinkokunnan toiseksi suurin kuu. Merkuriusta kookkaampi kiertolainen häviää läpimitassa Jupiterin Ganymedekselle vain runsaat 100 kilometriä.

Titan on kuin syväjäädytetty muinainen Maa. Sillä on tiheä, pääosin typestä koostuva kaasukehä, jonka paine on noin puolitoista kertaa suurempi kuin maapallolla merenpinnan tasolla.

Jättiläiskuun pinnalla on meriä, järviä ja jokia, mutta noin -180 celsiusasteen lämpötilassa niissä ei lainehdi ja virtaa vesi, vaan metaani ja etaani. Saturnusta vuodesta 2004 kiertänyt Cassini-luotain on tutkinut myös Titania. Sen kuvien ja mittausten perusteella "vesistöjä" on erityisesti kuun napaseuduilla. 

Metaanin ja etaanin täyttämiä painanteita on kahdenlaisia: laajoja, satojen kilometrien läpimittaisia ja satojen metrien syvyisiä meriä, joihin laskee mutkittelevia jokia, sekä pienempiä ja matalampia järviä, jotka keskittyvät tasaisemmille alueille. 

Järviin ei yleensä laske jokia, joten niiden arvellaan täyttyvän sateista ja pinnan alta tihkuvasta nesteestä. Ajoittain osan järvistä on todettu kuivuvan vuodenaikojen vaihdellessa.

Painanteiden synty on kuitenkin ollut arvoitus. Ratkaisun jäljille on päästy vertailemalla Titanin järviä maapallon karstialueiden pinnanmuotoihin. Seuduilla, joilla esiintyy esimerkiksi kalkkikiveä, sadevesi syövyttää kallioperää. Seurauksena on erilaisia uurteita ja vajoamia, esimerkiksi syviä doliineja, jotka voivat olla läpimitaltaan satoja metrejä. 

Karstimuodostelmien syntyyn vaikuttaa kallioperän koostumus, sademäärä ja lämpötila, jotka ovat Maassa ja Titanissa hyvin erilaisia. Tutkijoiden mukaan pinnan painanteiden syntyprosessi voi silti olla yllättävän samanlainen näillä kahdella toisistaan poikkeavalla Aurinkokunnan kappaleella. 

Thomas Cornetin johtama ryhmä laski, kuinka kauan Titanissa havaittujen maastonmuotojen synty kestäisi. Tutkijat olettivat, että kuun pintaa peittää kiinteä orgaaninen aine, liuottimena toimivat nestemäiset hiilivedyt ja lämpötila on aikojen saatossa ollut Titanin nykyisten ilmastomallien mukainen – eli hyvin alhainen.

Tuloksena oli, että satametrisen painanteen synty veisi kuun sateisilla napa-alueilla noin 50 miljoonaa vuotta. Se vastaa käsitystä Titanin melko nuoresta pinnasta.  

"Totesimme liukenemisen olevan Titanissa noin 30 kertaa hitaampaa kuin Maassa, koska Titanin vuosi on pidempi ja siellä sataa vain kesäisin. Silti uskomme liukenemisen olevan suurin tekijä Titanin pinnanmuotojen muuttumisessa ja järvien synnyssä", Cornet arvioi.

Lähempänä Titanin päiväntasaajaa sataa vähemmän ja harvemmin, joten laskelmien mukaan painanteiden muodostuminen on siellä paljon hitaampaa ja kestää satoja miljoonia vuosia. Siksi niillä seuduilla ei juuri ole järviä.

Järvien synnystä kerrottiin NASAn uutissivuilla ja tutkimus julkaistiin Journal of Geophysical Research, Planets -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA

 

Pyöreä piirre Antarktiksen jäällä - osa 3

Su, 01/25/2015 - 21:33 Jarmo Korteniemi
Kuva: Alfred Wegener Institute

Kerroimme aiemmin Etelämantereen jääkentältä löytyneestä kaksikilometrisestä pyöreästä rakenteesta.

Tutkijat olettivat sitä aluksi törmäyksen aikaansaamaksi. Varsinainen kraatteri, eli ison asteroidin tai komeetan räjähdyskuoppa se ei kuitenkaan liene - sellaisen synty olisi havaittu kaukanakin. Pienemmän, ilmassa räjähtäneen ja sen jälkeen palasina maahan sataneen kappaleen jälki se voisi ehkä olla - jos oikein sopivasti sattuisi. Idea kelpaa hyvin "työhypoteesiksi", varsinkin jos parempaakaan ideaa ei ole.

Nyt törmäysidealle on ilmaantunut varteenotettava kilpailija. Pyöreä muoto voi johtua jään romahtamisesta.

Jää kuin juustoa?

"Doliini" syntyy, kun maanalaisen luolan katto romahtaa. Tapahtuma voi olla äkillinen kertarysäys tai hyvin hidas vajoaminen. Doliineja löytyy yleensä kalkkikivisiltä karstialueilta (esimerkiksi Balkanin niemimaalla). Niitä voi kuitenkin syntyä myös jäätiköillä.

Napajäätikön pinta muuttuu koko ajan. Kevään ja kesän auringonpaisteessa osa talvella sataneesta lumesta sulaa pois. Kaukana navasta, eli mannerjäätikön reunoilla, sulaminen on kaikkein tehokkainta. Sulavedet kovertavat itselleen reittejä jäätikön läpi ja muodostavat joskus hyvinkin mittavia luolastoja jään sisään. Luolaston katon romahtaessa syntyy ns. jäädoliini.

Nyt löydetty pyöreä piirre voisi olla hyvin suuri, joskin muutoin tavanomainen jäädoliini. Jäädoliinit voivat kasvaa yli kilometrisiksikin ja olla syvyydeltään jopa kymmeniä metrejä.

Jos nyt löydetty piirre lopulta osoittautuu jäädoliiniksi, se olisi erittäin mielenkiintoinen sijaintinsa vuoksi. Näiden rakenteiden tunnettuja esiintymisalueita ovat tähän mennessä nimittäin olleet lähinnä Grönlanti ja Länsi-Antarktisen niemimaa. Niissä jään tiedetään ihan yleisesti sulavan nopeampaa tahtia kuin Itä-Antarktiksella - eli sieltä, mistä tämä rakenne löydettiin. Jäädoliinien löytyminen kuitenkin kertoo jään nopeasta ja tehokkaasta sulamisesta. Onko Itä-Antarktiksen sulamistahti siis muuttumassa?

Kuva: Jäällä olevasta piirteestä on julkaistu nyt kaksi kuvaa, yksi viistoon ja toinen pystysuoraan kuvattuna. Tärkeimmät piirteet näkyvät kartoitettuna oikealla.

Kolme mielenkiintoista ominaisuutta

Rakenteesta otetussa ilmakuvassa (yllä) erottuu muutamia erikoisia piirteitä:

  • Pyöreä muoto vaikuttaa olevan jonkinlainen painanne. Lumi on nimittäin selvästi kasaantunut yksinomaan rakenteen sisälle. Kinokset jopa muodostavat renkaan reunojen tienoilla paksumman lumen kehän. Luultavasti painauma on kuitenkin varsin matala, sillä eri alueiden valaistusoloissa ei ole eroja.
  • Lumen seasta erottuu renkaan sisällä muutamia suoria linjoja, joista ulottuu pitkiä kinoksia tuulen alapuolelle. Linjat ovat todennäköisimmin jään halkeamia, joissa toinen seinämä on lisäksi luiskahtanut hieman toista korkeammalle. Sopivasti sijoittuessaan pienikin korkeusero (ehkä vain muutamia senttimertejä) aiheuttaa taakseen aiheuttaen lunta kasaavaa pyörteilyä. Varjojen puuttuessa korkeuserosta ei kuitenkaan voi sanoa mitään varmaa. Halkeamat lienevät seurausta jäässä olevien jännitteiden purkautumisesta. Mutta mikä ne jännitteet sitten keskitti juuri tälle kohdalle...?
  • Ehkäpä mieltä kaikkein kutkuttavimpana yksityiskohtana jäältä löytyy kaksi tummaa läikkää. Ne ovat kooltaan arviolta jotain muutamista metreistä kymmeniin metreihin. Niistä vasemmanpuolimmainen voisi hyvinkin olla vaikkapa likaläiskä kameran linssissä, mutta pienempi lienee pinnalla. Sitä ympäröi selkeä lumikasa. Se voisi ehkä kenties olla vain kinoksen varjo, vaikkei sellaiselta vaikutakaan. Toivottavasti asia selviää aikanaan.

Otsikkokuva: Suoraan ylhäältä otettu kuva oudosta jäämuodostumasta. Värejä on hieman korostettu. Kuva: Alfred Wegener Institute

Kuva: Alfred Wegener Institute / Tulkinta: Jarmo Korteniemi

Kuva: Kuvissa erottuu kaksi tummaa pistettä, joiden halkaisijat ovat arviolta muutamia kymmeniä metrejä.

Mahdollisuuksia mutta ei varmuutta

Jään pinnalla näkyvän rinkulan alkuperän selvittäminen on oiva esimerkki tieteellisen metodin toiminnasta. Vähillä tiedoilla voidaan tehdä monenlaisia oletuksia, heittää ilmaan hypoteeseja ja pohtia eri prosessien vaikutuksia. Tiedon karttuessa löytyy lopulta ainakin muutama idea, joita voidaan käytännössä testata. Myös epätodennäköiset (mutta mahdolliset) selitykset pidetään pelissä mukana siihen asti, että ne voidaan sulkea pois. Käytännössä tämä tarkoittaa rakenteen tutkimista paikan päällä.

Mikään selitys ei siis ole vielä vedenpitävä, vaan toistaiseksi kaikki on vain spekulaatiota. Tutkijat päässevät paikan päälle vasta seuraavan kenttäperiodin aikana, paikallisen kesän 2015-2016 aikana. Toivottavasti rakenne onnistutaan tunnistamaan silloin.

Lähteet: Alfred Wegener Institute, Olaf Eisen / Alfred-Wegener-Institut ice blog, SciencePoles / International Polar Foundation ja Princess Elisabeth Antarctica research station.