As dunas, os montes de areia formados pelo vento que variam de ondulações na praia a enormes gigantes no deserto, são encarnações de processos de superfície, mudanças climáticas e a atmosfera circundante. Durante décadas, os cientistas se perguntaram por que eles formam padrões diferentes.

Agora, os pesquisadores de Stanford encontraram uma maneira de interpretar o significado desses padrões. Seus resultados, publicados na Geology em 1º de agosto , podem ser usados ??como uma nova ferramenta para entender as mudanças ambientais em qualquer corpo planetário que abriga dunas, incluindo Vênus, Terra, Marte, Titã, Io e Plutão.

“Quando você olha para outros planetas, tudo que você tem são fotos tiradas de centenas a milhares de quilômetros de distância da superfície. Você pode ver dunas - mas é isso. Você não tem acesso à superfície”, disse o autor sênior do estudo, Mathieu Lapôtre , professor assistente de ciências da Terra e planetárias na Stanford Doerr School of Sustainability . “Essas descobertas oferecem uma nova ferramenta realmente empolgante para decifrar a história ambiental desses outros planetas onde não temos dados”.

Os cientistas analisaram imagens de satélite de 46 campos de dunas na Terra e em Marte e estudaram como as dunas interagem ou trocam areia. Fisicamente, as interações das dunas se manifestam como locais onde as cristas de duas dunas ficam muito próximas uma da outra. Por meio dessas interações, as dunas evoluem para um padrão livre de defeitos, refletindo um estado de equilíbrio com as condições locais. Assim, os pesquisadores levantaram a hipótese de que um alto número de interações, por sua vez, deve sinalizar mudanças recentes ou locais nessas condições de contorno. Para testar sua hipótese, eles usaram dados da Terra e de Marte para verificar como mudanças conhecidas nas condições ambientais, como a direção do vento ou a quantidade de areia disponível, afetavam as interações das dunas nos campos de dunas. 

Em uma parte do deserto de Tengger, na China, os pesquisadores uma vez achataram um campo de dunas para ter uma linha de base para entender sua subsequente reforma. Os autores do estudo analisaram imagens de satélite do campo de dunas de 2016 a 2022 para ver como ele cresceu de um leito plano para grandes dunas em equilíbrio com seu ambiente.

“Quando as dunas e seus padrões não estavam em equilíbrio com suas condições atuais, a densidade de interação era alta e, ao longo do tempo, pudemos ver que ela diminuiu consistentemente, como é esperado de nossa hipótese”, disse Lapôtre. 

Em seguida, eles investigaram dunas que migram por um vale no deserto do Namibe para ver como as mudanças nas condições do vento, desencadeadas pela topografia, impactavam os padrões das dunas. Eles descobriram que as dunas fora do vale apresentavam poucos defeitos em seus padrões, mas à medida que migravam pelo vale – que começa muito largo, depois se estreita e torna-se largo novamente – as dunas interagiam mais umas com as outras.

“À medida que a areia e os ventos são canalizados para o vale, as dunas sentem uma mudança em suas condições de contorno e seu padrão precisa se ajustar”, disse o principal autor do estudo, Colin Marvin, estudante de doutorado em ciências da Terra e planetárias. “Eles se movem para a parte fora do vale e novamente se reajustam às suas condições não confinadas, e vemos uma queda no número de interações. Essa tendência é exatamente o que esperávamos ver.”

Eles também descobriram que esse padrão é verdadeiro em Marte, onde um grande campo de dunas ocorre ao redor do pólo norte. Ali, as dunas migratórias se acomodaram em suas condições atuais – são bem espaçadas, parecem iguais, têm o mesmo tamanho – e por isso interagem muito pouco umas com as outras. Mas, mais a favor do vento, os ventos tornam-se mais variáveis ??e a geada local torna mais difícil a dispersão dos grãos. Lá, as dunas reagem a essa mudança até que tenham migrado o suficiente para essas novas condições para que seu padrão tenha amadurecido novamente, diminuindo o número de interações das dunas.

“Temos um limite superior para o tempo que leva para uma determinada duna se ajustar às mudanças nas condições ambientais, e esse é o tempo que leva para uma duna migrar por uma distância de um comprimento de duna”, disse Marvin. “Podemos usar isso para diagnosticar mudanças recentes nas condições ambientais em corpos planetários onde não temos nenhuma informação além de imagens tiradas da órbita ou do radar, por exemplo.” 

Compreender o clima recente de Marte, analisando os padrões atuais das dunas, pode ajudar os cientistas a identificar melhor, por exemplo, as latitudes e profundidades onde os futuros astronautas poderão encontrar gelo de água no subsolo, acrescentou Lapôtre. O estudo também informa os especialistas sobre a mecânica das dunas na Terra, o que pode ajudá-los a interpretar melhor o registro rochoso da Terra e, portanto, o passado distante do nosso planeta. Na lua de Saturno, Titã, esta abordagem pode revelar informações sobre a topografia em torno do equador e dos trópicos, que é perto de onde a Missão Dragonfly vai pousar em meados da década de 2030. 

“A topografia pode falar sobre muitas coisas diferentes; por exemplo, a história geológica do planeta: Titã tem tectônica? Como funciona o interior de Titã e como ele se relaciona com a superfície? Há erosão significativa?” disse Lapôtre. “As interpretações dos padrões das dunas podem desencadear uma espécie de reação em cadeia, onde você fornece uma nova restrição, e será útil para um monte de gente fazer um monte de descobertas no futuro.”

Como outros planetas têm vários tamanhos, gravidades, temperaturas e composições, seus processos geológicos serão diferentes. Comparado com um rover que pousa em um ponto de um planeta para coletar informações, os dados de satélite de campos inteiros de dunas podem aumentar muito a compreensão dos cientistas sobre esses corpos extraterrestres e como eles podem informar nossa compreensão da Terra.

“Se queremos entender o que aconteceu no passado, ou se queremos prever o que acontecerá no futuro, é difícil fazer isso quando tudo o que você precisa para criar esses modelos é um ponto de dados ou apenas um planeta”, disse Lapôtre. . “Em última análise, esse tipo de informação nos permite fazer interpretações muito melhores do passado da Terra e também previsões do futuro da Terra.”