Research press release

タイタンの砂を移動する

Nature Geoscience

Shifting sands of Titan

土星の最大の月であるタイタン上の砂丘形成にはこれまで予想されていたよりも速い風速が必要で、砂丘はこれまで考えられていたよりも長い時間スケールにわたって進化している。今週号に掲載される2本の報告は、砂丘形成の過程についての新しい考えをもたらし、他の惑星や月における砂丘形成を理解するための手掛かりとなる可能性がある。

タイタンにおける風成砂丘の形成は地球、火星および金星で見られるものと似ていると考えられている。タイタンにおいて砂丘を形成する条件を決定するためのモデル研究が行われているが、これらのモデルが正確かどうかはよく分かっていない。Devon BurrたちがNatureで報告したタイタンの地表条件をシミュレーションするように計画した風洞実験は、砂丘を形成するための砂の移動に必要な風速の閾値は、これまでのモデルで予想されていた値よりも約40%速いことを示している。これらの結果は、砂丘の動きを支配しているのはタイタンで一般的と考えられている東向きの風ではなく、まれに吹く強い西向きの風であるという考えを支持している。

Nature Geoscienceに掲載されるRyan Ewingたちによる2つ目の報告では、NASAのカッシーニ惑星探査機によって撮影されたタイタンの砂丘画像を解析している。その結果は、土星の軌道変化に関連した長期気候サイクルがタイタンの砂丘分布のパターンを支配していることを示唆している。著者たちは、観測された砂丘の峰の再配置には約3000土星年(約8万8000地球年)以上かかったと見積もっている。この時間スケールは、これらのパターンをもたらすとこれまで考えられてきた日周、季節、潮汐による風のサイクルよりも長く、タイタンの砂丘が地球の大規模砂丘地帯のように、長期の気候サイクルによって形成されたことを示唆している。

Dune formation on Titan, Saturn’s largest moon, requires higher wind speeds than expected and the dunes evolve over timescales that are much longer than previously thought. These findings, presented in two independent studies published in Nature and Nature Geoscience this week, offer new insights into the processes that shape sand dunes, which may provide clues about dune formation on other planets and moons.

The wind-blown dune formations on Titan are thought to be similar to those found on Earth, Mars and Venus. Modelling studies have been performed to determine the conditions that produce dunes on Titan, but it is unclear how accurate these models are. Wind tunnel experiments designed to simulate surface conditions on Titan, reported by Devon Burr and colleagues in Nature, indicate that threshold wind speeds required to move sand for dune formation are around 40 per cent higher than predicted by current models. These results lend support to the idea that only rare strong westerly winds control dune movement, rather than the easterly winds that are thought to be most common on Titan.

A second study by Ryan Ewing and colleagues, detailed in Nature Geoscience, analyses images of Titan’s dunes taken by NASA’s Cassini spacecraft. The results imply that long-term climate cycles associated with variations in Saturn’s orbit control the sand-dune patterns on Titan. The authors estimate that the observed reorientation of some dune crests would have taken around 3,000 Saturn years (around 88,000 Earth years) or longer. This timescale exceeds that of diurnal, seasonal, or tidal wind cycles, which have previously been suggested to be drivers of these patterns, and suggests that Titan’s dunes - like large dune fields on Earth - are shaped by long-term climate cycles.

doi: 10.1038/ngeo2323

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