رودخانه‌های زمین مبدأ شناخت سیارات

این پژوهش در نشریهGeology منتشر شده است.مکانیسم دقیقی که شکل این خم‌ها راهدایت می‌کند، هنوز کاملا مشخص نیست‌ اما محققان درمقاله خودچندین مدل قبلی را ذکر کرده‌اندکه به رابطه بین توپوگرافی آبراهه و جریان سیال درداخل آن اشاره می‌کند.
در رودخانه‌ها، نیروی گریز از مرکز، آب را با سرعت بیشتری به اطراف لبه‌های بیرونی خم آبراهه سوق می‌دهد‌ اما در امتداد لبه‌های داخلی، این سرعت کندتر است. در نتیجه، آب لبه بیرونی را فرسایش می‌دهد و رسوبات را در امتداد لبه داخلی ته‌نشین می‌کند‌؛ و این‌گونه پیچ‌و‌خم‌های رودخانه را تقویت می‌کند. 
از سوی دیگر، آبراهه‌های یخی از طریق ذوب‌شدن و مجراهای آتشفشانی از نظر حرارتی فرسایش می‌یابند. از آنجا که این دو نوع از مجراها رسوبات را مانند رودخانه‌ها انباشته نمی‌کنند، تنها تغییری که در این مجراها رخ می‌دهد در امتداد لبه بیرونی یک خم است که باعث می‌شود منحنی‌های آنها نسبتا کوچکتر از خم‌های رودخانه‌ها باشد. 
تیم گوج یکی از نویسندگان این مقاله و استادیار دانشکده زمین و علوم سیاره‌ای دانشکده زمین و علوم سیاره‌ای جکسون، می‌گوید: «این تمایز یک آزمایش طبیعی بزرگ را برای ما به‌وجود می‌آورد تا ببینیم آیا شکل یا اندازه خمیدگی رودخانه‌ها از مجراهای آتشفشانی یا یخی متمایز است یا خیر.»
این یافته‌ها می‌توانند به‌عنوان ابزاری تشخیصی برای مجراهای سینوسی در جهان‌ سیارات دیگر استفاده شوند، جایی که منشا سیالات ممکن است ناشناخته باشد و دانشمندان نمی‌توانند برای اندازه‌گیری و نمونه‌برداری روی سطح آن حضور داشته باشند. خوان وازکز، که در سال ۲۰۲۴ از دانشکده جکسون فارغ‌التحصیل شد، در حین کار با گوج، این پژوهش را رهبری کرد. او هزاران خم را در رودخانه‌ها و آبراهه‌های یخی روی زمین و همچنین مجراهای آتشفشانی روی ماه را تجزیه و تحلیل کرد. وازکز گفت که آنچه از نظرش در ابتدا یک اشتباه تحلیلی به‌نظر می‌رسید، در نهایت نشانه اولیه این موضوع بود که خم‌های رودخانه نسبت به مجراهای دیگر، اندازه بسیار شدیدتری دارند. 
وازکز گفت:«تا زمانی که پارامترهای کدی که برای مجراهای آتشفشانی روی ماه تنظیم کرده بودیم، برای رودخانه‌های روی زمین مدام از کار می‌افتادند، متوجه نشدیم که این ایراد از کد نیست! اما در نهایت دریافتیم که این یک دامنه ذاتا متفاوت است.»محققان همچنین در تجزیه و تحلیل خود دریافتند که مجراهای آتشفشانی و یخی فرسایش یافته (در اثر سرما یا گرمای زیاد) نسبت به رودخانه‌ها، دارای نسبت بیشتری از خم‌های برجسته در پایین‌دست هستند. 
روی سیاره زمین، روش‌های مختلفی برای تعیین منشا یک مجرا یا آبراهه وجود دارد‌، مانند مشاهده و نظارت بر روند سیالات یا توجه به اثرات زمین‌شناختی جریان به‌جا‌مانده از آن. در اجرام سیاره‌ای مانند تیتان، بزرگ‌ترین قمر زحل، انجام چنین‌کاری به‌مراتب پیچیده‌تر و دشوارتر است. در آنجا، جریان‌های اتان و متان مایع از میان آب‌های یخ‌زده گذر می‌کنند‌ اما دانشمندان نمی‌توانند از مدار زمین به‌درستی تشخیص دهند که آیا این کانال‌ها به‌دلیل انتقال رسوبات و ته‌نشینی آنها مانند رودخانه‌ها پیچ‌و‌خم خورده‌اند، یا از طریق ذوب یا انحلال فرسایش یافته‌اند. بحث مشابهی در مورد منشا آبراهه‌ها در مریخ نیز وجود دارد‌؛ جایی که چندین میلیارد سال پیش‌، رودخانه‌های جاری و آتشفشان‌های فعال در آن وجود داشتند. گوج می‌گوید «این کانال‌های سینوسی در کناره‌های آتشفشان‌های مریخ وجود دارند. برخی از مردم آنها را به مجراهای آتشفشانی تعبیر کرده‌اند و برخی دیگر آنها را به‌عنوان رودخانه‌هایی در نظر می‌گیرند که ممکن است هنگام ذوب‌شدن برف در بالای آتشفشان تشکیل شده باشند. ما می‌گوییم که چون خمیدگی مجراهای آتشفشانی بسیار واضح و متمایز هستند، می‌توانید آن مجراها را اندازه‌گیری کنید تا متوجه حقیقت شوید.»
با این حال، گوج در مورد استفاده از این اصل به‌عنوان یک قانون بی‌چون‌ و چرا هشدار داد. وقتی به‌صورت جداگانه به آنها نگاه می‌کنیم، همه انواع مجراها و آبراهه‌ها می‌توانند به‌طور چشمگیری متفاوت باشند. بنابراین گوج می‌گوید پیش از آن‌که این اصل به‌عنوان یک ابزار تشخیصی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، مایل است آبراهه‌های بیشتری فهرست‌بندی و تجزیه و تحلیل شوند. او گفت: «اما معتقدم این قانون چنین پتانسیلی را دارد، اگر که ما بتوانیم به درک بیشتری از نحوه شکل‌گیری آبراهه‌ها دست‌یابیم.» 

پیشینه مطالعات
درسال ۲۰۲۲ دانشمندان دانشگاه تگزاس مقاله‌ای تحلیلی را منتشر کردندکه اثبات می‌کرد مدت‌ها پس از خشک‌شدن یک رودخانه، کمربند آبراهه آن پابرجا می‌ماند. تیموتی گوج نیز یکی از نویسندگان این مطالعه بود. 
نویسنده اصلی، تیان دونگ، محقق فوق‌دکتری در دانشکده علوم زمین UT جکسون، گفت که با تجزیه و تحلیل رودخانه‌های جاری توانسته‌اند به قانونی دست یابند که کمربند آبراهه‌ها را به الگوهای رودخانه‌ها متصل می‌کند و به این نتیجه رسیده است که به‌طور کلی، هرچه رودخانه آبراهه‌های بیشتری داشته باشد، کمربند مجرای آن باریک‌تر است. 
به‌گفته گوج، از آنجایی که فیزیک شکل‌دهنده رودخانه‌ها در طول زمان و مکان یکسان است، این قانون باید برای رودخانه‌های کره زمین و رودخانه‌های باستانی در سیارات دیگر نیز صادق باشد. 
او می‌گوید: «ما می‌توانیم به یک نهشته رودخانه مربوط به ۱۰۰ میلیون سال پیش‌ روی زمین یا ۳.۵میلیارد سال پیش در مریخ نگاه کنیم و بگوییم ظاهر رودخانه واقعی چگونه بوده است.»محققان این قانون را با تجزیه و تحلیل ۳۰ رودخانه جاری و کمربند آبرهه‌های آنها، با استفاده از تصاویر برخوردار از وضوح بالا و داده‌های ارتفاعی گرفته شده توسط ماهواره‌ها کشف کردند. 
این قانون علاوه بر کمک به دانشمندان در تجسم رودخانه‌های باستانی، می‌تواند به آنها کمک کند که چگونگی تأثیر این رودخانه‌ها بر چشم‌انداز وسیع‌تر را تفسیر کنند.