Các quá trình bề mặt do gió và dòng chảy

Xói mòn, vận chuyển và bồi đắp bởi gió và chất lỏng chảy tạo ra các cồn cát, kênh rạch và cảnh quan trầm tích trên các hành tinh và mặt trăng.

Definition

Các quá trình bề mặt do gió và dòng chảy là sự xói mòn, vận chuyển và bồi đắp vật liệu bởi gió và bởi chất lỏng chảy tương ứng, định hình bề mặt các hành tinh.

Scope

Chủ đề này bao gồm các quá trình biến đổi do chất lỏng chuyển động trên bề mặt hành tinh: vận chuyển do gió (aeolian) tạo thành cồn cát, gợn sóng, đá bị gió bào mòn và bão bụi, và các quá trình do chất lỏng (fluvial) tạo ra các thung lũng, kênh rạch và quạt bồi tích. Nó đề cập đến vật lý của sự cuốn theo và vận chuyển trầm tích dưới các trọng lực và bầu khí quyển khác nhau, và nó bao gồm các ví dụ tương tự trên Trái Đất, các cồn cát đang hoạt động và mạng lưới sông cổ đại của Sao Hỏa, cũng như các sông và cồn cát mêtan của Titan.

Core questions

• Gió và chất lỏng chảy cuốn theo và vận chuyển trầm tích như thế nào dưới trọng lực và bầu khí quyển khác nhau?
• Những dạng địa hình nào chẩn đoán hoạt động của gió và chất lỏng trong quá khứ hoặc hiện tại trên một hành tinh?
• Các kênh trên Sao Hỏa và các sông trên Titan tiết lộ điều gì về khí hậu và chất lỏng trong quá khứ?
• Những quá trình này khác nhau như thế nào giữa các thế giới với các chất lỏng và điều kiện khác nhau?

Key theories

Sự cuốn theo và nhảy cóc của trầm tích

Một chất lỏng chuyển động trên bề mặt nâng và làm nảy các hạt khi nó vượt quá một ứng suất ngưỡng, và sự nhảy cóc tạo ra các gợn sóng và cồn cát có hình dạng phụ thuộc vào trọng lực, mật độ chất lỏng và kích thước hạt.

Giải thích các dạng địa hình do dòng chảy

Các mạng lưới thung lũng, kênh thoát nước và quạt bồi tích ghi lại hoạt động trong quá khứ hoặc hiện tại của chất lỏng chảy, cho phép tái tạo khí hậu và điều kiện bề mặt trên các thiên thể như Sao Hỏa và Titan.

Mechanisms

Khi gió hoặc chất lỏng chảy tạo ra đủ ứng suất cắt, các hạt được cuốn theo và vận chuyển bằng cách nhảy cóc, lơ lửng hoặc tải đáy, sau đó lắng đọng ở nơi dòng chảy yếu đi, tạo thành cồn cát, gợn sóng, kênh rạch và quạt bồi tích. Ngưỡng và các dạng hình thành phụ thuộc vào trọng lực cục bộ, mật độ của chất lỏng chuyển động và trầm tích có sẵn, những yếu tố này khác biệt đáng kể giữa Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Kim và Titan.

Clinical relevance

Các dạng địa hình do gió và dòng chảy ghi lại lịch sử khí hậu của một hành tinh và sự hiện diện của chất lỏng trong quá khứ, khiến chúng trở thành bằng chứng quan trọng để tái tạo các điều kiện bề mặt và đánh giá khả năng sinh sống, như trong việc tìm kiếm nước cổ đại trên Sao Hỏa.

History

Các nghiên cứu cơ bản của Bagnold về cát bị gió thổi trên Trái Đất đã được mở rộng sang các thế giới khác khi tàu vũ trụ tiết lộ các cồn cát trên Sao Hỏa và Sao Kim, cũng như các mạng lưới sông và thung lũng của Sao Hỏa. Cassini-Huygens sau đó đã tìm thấy các cánh đồng cồn cát rộng lớn và các sông và hồ mêtan trên Titan, xác nhận rằng gió và chất lỏng định hình bề mặt trên khắp Hệ Mặt Trời trong những điều kiện rất khác nhau.

Debates

Khối lượng và thời gian tồn tại của nước lỏng trên Sao Hỏa sơ khai

Lượng nước lỏng đã chảy trên Sao Hỏa và trong bao lâu, được suy ra từ các kênh và quạt bồi tích của nó, đang được tranh luận và liên quan trực tiếp đến khí hậu và khả năng sinh sống trong quá khứ của nó.

Key figures

• Ronald Greeley
• Ralph Bagnold
• James Iversen
• Michael Carr

Seminal works

• greeleyiversen1985
• melosh2011

Frequently asked questions

Có cồn cát trên các hành tinh khác không?

Có, các cồn cát do gió thổi phổ biến trên Sao Hỏa và tồn tại trên Sao Kim và Titan, và một số cồn cát trên Sao Hỏa vẫn đang hoạt động cho đến ngày nay.

Có mưa trên Titan không?

Có, nhưng là mêtan lỏng chứ không phải nước; Titan có mây mêtan, mưa, sông và hồ tạo hình và lấp đầy bề mặt của nó giống như nước trên Trái Đất.