A bolygókról készült műholdfelvételeken gyakran látni, hogy azok felszínén nemcsak kráterek, de repedések is vannak. Ez első ránézésre nem tűnik túl érdekesnek, ám a kutatók egészen máshogy látják a dolgot: ezek a képződmények sokkal több információt hordozna, mint azt bárki gondolná.

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.

Az elsőre bonyolultnak hangzó megfogalmazás valójában sokkal egyszerűbb, ha gyakorlati oldalról közelíti meg az ember. A tanulmány lényege, hogy a kutatók a matematikai modell segítségével a repedésmintázatról készült egyetlen fénykép alapján képesek nagy pontossággal rekonstruálni, hogy miként fejlődött az idők során a képződmény.

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:

• A 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.
• A 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.
• A jég által befolyásolt repedések, ahol 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 víz lehetett, vagy akár jelenleg is van. 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, amelynek köszönhetően pontosabban és hatékonyabban tudják majd azonosítani a repedéshálózatokat az űrfelvételeken.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.