A bolygókat gyakran vékony, repedezett héjak borítják. A HUN-REN-BME Morfodinamika Kutatócsoport és a Pennsylvaniai Egyetem kutatói ezen repedéshálózatok időbeni fejlődésének leírására dolgoztak ki egy modellt, amelyről kedden jelent meg publikáció a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) című folyóiratban – olvasható a HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat MTI-hez eljuttatott közleményében.
A tanulmány lényege egy olyan matematikai modell, amely a repedésmintázatról készült egyetlen fénykép alapján a mintázat teljes időfejlődését közelítőleg rekonstruálni tudja.
A modellt, amelyhez 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. Mint írták, a hierarchikus repedésmintázatoknál 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.
A ciklikusan táguló és zsugorodó repedésmintázatok esetén 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. A jég által befolyásolt repedések esetében 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 – ismertették a repedésmintázatok típusait a közleményben.
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.
„Ahogy egy művészfotóban adott esetben benne van egy egész történet, úgy következtetünk mi is a mintázat múltjára és jövőjére a pillanatnyi állapotán mérhető kombinatorikai átlagokból.
Ezek a mintázatok ugyanis univerzális szabályok szerint fejlődnek, a modell pedig paraméterezhető aszerint, hogy milyen anyagról, milyen környezetről van szó” – magyarázza a BME közleményében Domokos Gábor, az építészmérnöki kar Morfológia és Geometriai Modellezés Tanszékének egyetemi tanára, a HUN-REN-BME Morfodinamika Kutatócsoport vezetője. A 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” – idézi a HUN-REN közleménye a magyar kutatócsoport vezetőjét.
Regős Krisztina, a tanulmány másik magyar szerzője szerint a következő lépés a módszerek automatizálása, például mesterséges intelligencia alapú képelemző rendszerek fejlesztése lehet, amelynek köszönhetően pontosabban és hatékonyabban tudják majd azonosítani a repedéshálózatokat az űrfelvételeken.
