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研究：タイタンの湖は波によって形成された可能性がある | MIT ニュース

土星最大の衛星タイタンは、太陽系で現在活発な河川、湖、海が存在する唯一の惑星です。タイタンの異次元の河川系は、液体のメタンとエタンで満たされていると考えられており、地球の五大湖と同じくらいの大きさの湖や海に流れ込んでいます。タイタンに大きな海と小さな湖があることは、2007年にNASAのカッシーニ宇宙船が撮影した画像によって確認された。それ以来、科学者たちは、この衛星の謎めいた液体環境の手がかりを求めて、それらの画像やその他の画像を精査してきた。現在、MITの地質学者たちはタイタンの海岸線を研究し、シミュレーションを通じて、この衛星の広大な海は波によって形成された可能性が高いことを示した。これまで科学者たちは、タイタンの表面の遠隔画像に基づいて、波の活動の間接的で矛盾した兆候を発見してきた。MIT チームは、タイタンに波が存在するかどうかを調査するために、まず地球上の湖がどのように浸食されるかをモデル化するという異なるアプローチを取った。次に、そのモデルをタイタンの海に適用し、カッシーニの画像に写っている海岸線がどのような浸食によって形成されたのかを判定した。その結果、波が最も可能性の高い説明であることがわかった。研究者らは、この結果は決定的なものではないと強調している。タイタンに波があることを確認するには、月の表面での波の活動を直接観察する必要がある。「私たちの研究結果から、タイタンの海岸線が侵食されているとすれば、波が原因である可能性が最も高いと言えます」と、MITの地球・大気・惑星科学のセシル・アンド・アイダ・グリーン教授であるテイラー・ペロン氏は言う。「タイタンの海の端に立つことができれば、嵐のときに液体のメタンとエタンの波が岸に打ち寄せ、海岸に打ち寄せる様子が見えるかもしれません。そして、その波は海岸を構成する物質を侵食する力があるでしょう。」ペロン氏と彼の同僚、筆頭著者のローズ・パレルモ博士（22年卒、MIT-WHOI共同プログラムの元大学院生で現在は米国地質調査所の研究地質学者）は、 本日研究を発表した で 科学の進歩共著者には、MITの研究科学者ジェイソン・ソーダーブロム氏、元MITのポスドクで現在はブラウン大学の助教授であるサム・バーチ氏、ウッズホール海洋研究所のアンドリュー・アシュトン氏、コーネル大学のアレクサンダー・ヘイズ氏などがいる。「別のアプローチを取る」カッシーニがタイタンの表面に液体の塊を発見して以来、タイタンに波が存在するかどうかはやや議論を呼ぶ話題となっている。「波の証拠を見つけようとした人の中には、波がまったく見えず、『この海は鏡のように滑らかだ』と言った人もいました」とパレルモ氏は言う。「また、水面のざらつきは見たが、それが波によるものかどうかはわからないと言う人もいました。」タイタンの海に波動活動があるかどうかを知ることで、科学者は、そのような波を巻き起こす風の強さなど、この衛星の気候に関する情報を得ることができる。また、波の情報は、科学者がタイタンの海の形状が時間とともにどのように変化するかを予測するのに役立つ可能性がある。ペロン氏は、タイタンの画像で波のような特徴の直接的な兆候を探すのではなく、チームは「別のアプローチを取り、海岸線の形を見るだけで、海岸を侵食しているものが何かわかるかどうかを調べる必要があった」と語る。タイタンの海は、川の谷が縦横に走る地形に水位の上昇によって水があふれたことで形成されたと考えられている。研究者らは、その後に起こった可能性のある出来事として、海岸侵食なし、波による侵食、そして「溶解」による「均一侵食」、つまり液体が海岸の物質を受動的に溶解するか、海岸が自らの重みで徐々に剥がれ落ちるメカニズムによって起こるという3つのシナリオに焦点を絞った。研究者たちは、3 つのシナリオそれぞれにおいて、さまざまな海岸線の形状がどのように変化するかをシミュレートしました。波による浸食をシミュレートするために、彼らは「フェッチ」と呼ばれる変数を考慮しました。これは、海岸線のある地点から湖や海の反対側までの物理的な距離を表します。「波の侵食は波の高さと角度によって起こります」とパレルモ氏は説明する。「私たちは波の高さを推定するために波高を使用しました。波高が大きいほど風が吹き、波が大きくなる距離が長くなるからです。」3 つのシナリオ間で海岸線の形状がどのように異なるかをテストするために、研究者たちは、周囲に洪水で覆われた川の谷がある模擬海から始めました。波による侵食については、海岸線に沿ったすべてのポイントから他のすべてのポイントまでのフェッチ距離を計算し、これらの距離を波の高さに変換しました。次に、シミュレーションを実行して、時間の経過とともに波が最初の海岸線をどのように侵食するかを調べました。これを、均一な侵食による侵食で同じ海岸線がどのように変化するかと比較しました。チームは、この比較モデリングを何百もの異なる最初の海岸線の形状で繰り返しました。最終的な形状は、その根底にあるメカニズムによって大きく異なることがわかった。最も注目すべき点は、均一な侵食によって、洪水で浸水した川の谷間でさえ、周囲全体に均等に広がった膨らんだ海岸線が形成されたのに対し、波による侵食では、主に長い流下距離にさらされた海岸線の部分が滑らかになり、洪水で浸水した谷間は狭く荒れたままになるということである。「同じ海岸線が最初にありましたが、均一な侵食と波の侵食では最終的な形がまったく異なることがわかりました」とペロン氏は言う。「洪水で浸水した川の谷があるため、空飛ぶスパゲッティ・モンスターのように見えますが、2種類の侵食によって、最終的な形はまったく異なります。」研究チームはシミュレーション結果を地球上の実際の湖と比較することで結果を確認した。研究チームは、波によって浸食されたことが知られている地球上の湖と、溶解した石灰岩などの均一な浸食の影響を受けた湖との間に、同様の形状の違いがあることを発見した。海岸の形状彼らのモデル化により、海岸線が進化したメカニズムに応じて、明確で特徴的な形状が明らかになった。研究チームは次に、タイタンの海岸線はこれらの特徴的な形状のどこに当てはまるのだろうかと考えました。特に、彼らはタイタンで最も大きく、最もよく地図化されている4つの海に焦点を当てた。カスピ海と大きさが匹敵するクラーケン海、スペリオル湖よりも大きいライゲイア海、ビクトリア湖よりも長いプンガ海、そして陸上の同名の湖の約20％の大きさのオンタリオ湖である。研究チームはカッシーニのレーダー画像を使用してタイタンの各海の海岸線を地図に描き、そのモデルを各海の海岸線に適用して、どの侵食メカニズムがその形状を最もよく説明するかを調べました。その結果、4つの海すべてが波による侵食モデルに完全に適合することが分かりました。つまり、波がタイタンの4つの海に最も近い海岸線を作り出したということです。「海岸線が浸食されている場合、その形状は均一な浸食や浸食がない場合よりも、波による浸食と一致することが分かりました」とペロン氏は言う。コロンビアのEAFIT大学応用科学工学部の准教授フアン・フェリペ・パニアグア・アロヤベ氏は、チームの成果は「理解への新たな道を切り開く」ものだと語る。「地球の海では波が至る所にあります。タイタンに波があるなら、湖の表面は波で占められているでしょう」と、この研究には関わっていないパニアグア・アロヤベ氏は言う。「タイタンの風が水ではなく、珍しい液体炭化水素の波をどのように作り出すのかを見るのは興味深いでしょう。」研究者たちは、海岸を繰り返し削り取る波をかき立てるにはタイタンの風がどの程度の強さでなければならないかを調べている。また、タイタンの海岸線の形状から、主にどの方向から風が吹いているのかを解明したいと考えている。「タイタンは、まったく手つかずのシステムの例を示しています」とパレルモ氏は言う。「これによって、人間の影響なしに海岸がどのように浸食されるかについて、より基本的なことを学ぶことができ、将来、地球上の海岸線をより適切に管理できるようになるかもしれません。」この研究は、NASA、国立科学財団、米国地質調査所、およびハイジング・サイモンズ財団によって部分的に支援されました。 #研究タイタンの湖は波によって形成された可能性がある #MIT #ニュース