Sciencemag.cz
Related Articles
Lehký vánek, jenž by na Zemi sotva rozčeřil hladinu jezera, by na největším Saturnově měsíci Titanu vyvolal vlny vysoké 3 metry. To je jednou z předpovědí nového modelu vln, který vyvinuli vědci z MITu. Model jako první zachycuje celkovou dynamiku vln a to, co je zapotřebí k jejich vzniku za různých „planetárních“ podmínek.
Model vědci použili k předpovědi chování vln na tělesech, která by mohla hostit kapalná jezera a oceány, včetně Titanu, dávného Marsu a tří exoplanet.
Model předpovídá, že na Titanu, kde jsou jezera naplněna lehkými kapalnými uhlovodíky, by stačil i mírný vítr k vyvolání obrovských vln. Naproti tomu na exoplanetě 55-Cancri e, o které se předpokládá, že je to lávový svět pokrytý horkou, hustou tekutou horninou, by bylo zapotřebí větrů o síle hurikánu, aby se hladina jezera alespoň nepatrně pohnula.
Autoři studie se zejména zajímali o to, jak se vlny tvoří na Titanu. Tento velký měsíc je jediným jiným planetárním tělesem ve Sluneční soustavě kromě Země, o kterém je známo, že se na něm v současné době nacházejí kapalná jezera (moře).
„U Titanu je lákavé to, že nemáme žádné přímé pozorování toho, jak tato jezera vypadají. Takže nevíme s jistotou, jaké vlny by tam mohly existovat. Tento model nám nyní dává alespoň nějakou představu,“ uvádí spoluautor studie Taylor Perron z MITu. Kdyby lidé jednoho dne vyslali sondu na jezera Titanu, model by mohl posloužit i jako podklad pro návrh sondy odolné vůči vlnám.
Autoři studie se zajímali o to, jak by se vlny mohly chovat na jiných světech, kde se gravitace, atmosférické podmínky a složení kapalin mohou velmi lišit od toho, co najdeme na Zemi.
Nový model zohledňuje nejen gravitaci tělesa, ale také vlastnosti kapaliny na povrchu, jako je hustota, viskozita a povrchové napětí – tedy „odolnost“ kapaliny proti tvorbě vln. Tým také zahrnul vliv atmosférického tlaku planety. Pomocí tohoto modelu se vědci snažili předpovědět, jak by se povrch kapaliny na planetě vyvíjel v reakci na vítr o dané rychlosti.
Tým nejprve otestoval svůj nový model na datech o vlnách ze Země. Zjistili, že model, který zohledňoval zemskou gravitaci, složení kapaliny (vody) a atmosférické podmínky, dokázal přesně předpovědět, jaká rychlost větru je zapotřebí k vytvoření vln a jak vysoké vlny při dané síle větru vzniknou.
Vědci poté model použili k předpovědi chování vln na jiných planetárních tělesech.
Nejprve se zaměřili na Titan, kde mise NASA Cassini dříve pořídila radarové snímky jezerních útvarů, o nichž vědci předpokládají, že jsou v současné době tvořeny kapalným metanem a etanem. Zjistili, že na Titanu je překvapivě snadné vytvořit vlny. Relativně lehká kapalina v kombinaci s nízkou gravitací a atmosférickým tlakem znamená, že i mírný vítr může vyvolat obrovské vlny.
Vědci se také zabývali vlnovou aktivitou na dávném Marsu. Na rudé planetě se nachází mnoho impaktních pánví, které mohly být kdysi naplněny vodou, než se atmosféra planety rozptýlila a voda se vypařila. Jednou z těchto pánví je kráter Jezero, který v současné době zkoumá rover Perseverance. Pomocí nového modelu tým ukázal, že jak atmosféra Marsu postupně mizela a její tlak se časem snižoval, byly by k vytvoření stejných vln zapotřebí silnější větry.
Mimo Sluneční soustavu vědci model aplikovali na tři různé exoplanety. První z nich, LHS1140b, je „chladná superzemě“. Vyskytuje se zde zřejmě kapalná voda, ale protože je planeta tak velká, má silnější gravitaci. Model ukázal, že oproti Zemi by stejný vítr na superzemi vyvolal vlny vody mnohem menší.
Tým také modeloval Kepler 1649b, planetu podobnou Venuši, která má gravitaci podobnou té zemské a jezera kyseliny sírové, která je asi dvakrát hustší než voda. Za těchto podmínek vědci zjistili, že by na exo-Venuši byly zapotřebí silné větry, aby vznikla byť jen vlnka.
Tento jev (=rozdíl hustot oproti vodě) je ještě výraznější u třetí planety, 55-Cancri e – lávového světa, který má nejen vyšší gravitaci než Země, ale také mnohem hustší a viskóznější povrchovou kapalinu. Vědci se domnívají, že na této planetě se nacházejí oceány tekuté horniny. Model předpovídá, že v tomto prostředí by větry o síle hurikánu, které na Zemi dosahují rychlosti asi 130 km/h, na lávovém světě vyvolávaly pouze malé vlny o výšce několika centimetrů.
A nakonec – na rozdíl od Země, kde se v místech, kde se řeka vlévá do moře, často vyskytují delty, je na snímcích Titanu jen velmi málo míst, která vypadají jako delty, i když je tam spousta řek a pobřeží. Mohou za to právě vlny?
Viz také: Proč na Titanu chybějí delty?
Una G. Schneck et al, Modeling Wind‐Driven Waves on Other Planets: Applications to Mars, Titan, and Exoplanets, Journal of Geophysical Research: Planets (2026). DOI: 10.1029/2025je009490
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology, MIT News / Phys.org, přeloženo / zkráceno
