Magyar kutatók segítségével fejtették meg, hogyan keletkezhettek a bolygók felszínén a repedések

A bolygókat gyakran vékony, repedezett héjak borítják. Akár iszaprétegeken vagy jéggel fedett kőzetlemezeken keletkeznek ezek a repedések, olyan kétdimenziós mintázatokat hoznak létre, amelyek a sík átfedés és rések nélküli lefedésének feleltethetőek meg. A HUN-REN-BME Morfodinamika Kutatócsoport és a University of Pennsylvania kutatói ezen repedéshálózatok időfejlődésének leírására dolgoztak ki egy modellt, amely a minap jelent meg a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) nevű folyóiratban.

A tanulmány lényege egy olyan matematikai modell, amely a repedésmintázatról készült egyetlen fénykép alapján a mintázat teljes időfejlődését közelítőleg rekonstruálni tudja. A modellt, melyhez hasonlót más még soha nem alkalmazott bolygófelszíni mintázatok esetében, magyar kutatók fejlesztették ki egy korábbi, Bálint Péterrel, a BME Matematikai Intézet igazgatójával közös tanulmányukra építve. A modell bemeneti adata a fényképfelvételen látható mintázat egyik legalapvetőbb jellegzetessége: a csomópontok geometriája. A modellen végzett analitikus és numerikus számítások tették lehetővé, hogy ezen ismérv alapján a kutatók a repedésmintázatok három fő típusát azonosítsák:

1. Hierarchikus repedésmintázatok, ahol a T-csomópontok dominálnak: ezek olyan rendszerek, ahol a repedések szekvenciálisan keletkeznek, és az új törések a meglévők mentén alakulnak ki. Ilyenek például a Föld kiszáradó felületeinek repedései vagy a Vénusz töredezett felszínei.
   
   
2. Ciklikusan táguló és zsugorodó repedésmintázatok, ahol az Y-csomópontok dominálnak: Ezek a mintázatok akkor keletkeznek, amikor a felszín anyaga ismétlődő térfogatváltozáson megy keresztül, például víz jelenlétében. Ilyenek a Mars bizonyos területein található repedések, amelyeket potenciálisan víz alakított ki.
   
   
3. Jég által befolyásolt repedések, itt az X-csomópontok dominálnak: A jéggel borított felszíneken, például az Európa holdon, az idővel újonnan kialakuló repedések gyakran keresztezik a régebbieket. Ez azért történik, mert a jég újrafagyása „meggyógyítja” a töréseket, lehetővé téve új mintázatok kialakulását.

A magyar és amerikai kutatók szerint a repedések geometriájának elemzése segíthet azonosítani azokat a bolygófelszíni területeket, ahol egykor (vagy jelenleg is) víz lehetett. A Mars esetében például a hexagonális repedéshálózatok arra utalnak, hogy a múltban rendszeres vízmozgás történhetett. Az Európa holdnál a keresztirányú repedések alátámasztják azt a feltételezést, hogy a jégpáncél alatt folyékony óceán lehet, amely az élet számára is kedvező környezetet biztosíthat.

Az új modell lehetővé teszi, hogy ha a repedéshálózatok szisztematikus feltérképezésére képelemzési módszereket alkalmaznak, akkor az így nyert óriási adathalmazból rövid idő alatt a geológusok számára értelmezhető következtetéseket lehessen levonni

A nemrég megjelent tanulmány eredményei új eszközt biztosítanak a bolygókutatás számára. „A repedésmintázatok elemzése a jövőben segíthet azon égitestek felszínének vizsgálatában, ahonnan műholdképek állnak rendelkezésünkre. Olyan helyszínek beazonosításában nyújthat segítséget, ahol a felszíni morfológia létrehozásában nagy eséllyel a víznek jelentős szerep jutott, így akár az élet feltételei is adottak lehettek” – mondta Domokos Gábor, a magyar kutatócsoport vezetője.

Regős Krisztina, a tanulmány másik magyar szerzője szerint a következő lépés a módszerek automatizálása lesz, például mesterséges intelligencia alapú képelemző rendszerek fejlesztése lehet, amelynek köszönhetően pontosabban és hatékonyabban tudják majd azonosítani a repedéshálózatokat az űrfelvételeken.

Fotók forrása: NASA/JPL