Результаты только что были опубликованы в журнале Nature Geoscience.«Если вы возьмете груды зерен и построите замок из песка на Титане, он, возможно, останется вместе в течение нескольких недель из-за их электростатических свойств», — сказал Йозеф Дуфек, профессор Технологического института Джорджии, который был одним из руководителей исследования. «Любому космическому кораблю, который приземлится в областях с гранулированным материалом на Титане, будет трудно оставаться чистым. Представьте себе кошку в коробке с арахисом».Результаты электрификации могут помочь объяснить странное явление.
Преобладающие на Титане ветры дуют с востока на запад по поверхности Луны, но песчаные дюны почти 300 футов высотой, кажется, формируются в противоположном направлении.«Эти электростатические силы увеличивают пороги трения», — сказал Джош Мендез Харпер, докторант по геофизике и электротехнике Технологического института Джорджии, ведущий автор статьи. «Это делает зерна настолько липкими и связными, что их может сдвинуть только сильный ветер. Преобладающие ветры недостаточно сильны, чтобы сформировать дюны».Чтобы проверить поток частиц в условиях, подобных Титану, исследователи построили небольшой эксперимент в модифицированном сосуде под давлением в своей лаборатории Технологического института Джорджии.
Они поместили зерна нафталина и бифенила — двух токсичных углеродных и водородсодержащих соединений, которые, как считается, существуют на поверхности Титана — в небольшой цилиндр. Затем они вращали трубку в течение 20 минут в сухой среде с чистым азотом (атмосфера Титана на 98 процентов состоит из азота). После этого они измерили электрические свойства каждой крупинки, когда она вылетела из трубки.«Все частицы заряжены хорошо, и от 2 до 5 процентов не выходит из стакана», — сказал Мендес Харпер. «Они цеплялись за внутреннюю часть и склеивались.
Когда мы провели тот же эксперимент с песком и вулканическим пеплом, используя земные условия, все вышло наружу. Ничего не застряло».Земляной песок действительно собирает электрический заряд при движении, но заряды меньше и быстро рассеиваются.
Это одна из причин, по которой вам нужна вода для удержания песка при строительстве замка из песка. Не так с Титаном.«Эти несиликатные гранулированные материалы могут удерживать свой электростатический заряд в течение нескольких дней, недель или месяцев в условиях низкой гравитации», — сказал Джордж Макдональд, аспирант Школы наук о Земле и атмосфере, который также является соавтором бумага.
Визуально Титан — объект Солнечной системы, больше всего похожий на Землю. Данные, собранные с помощью многократных облетов Кассини с 2005 года, выявили большие жидкие озера на полюсах, а также горы, реки и, возможно, вулканы.
Однако вместо океанов и морей, заполненных водой, они состоят из метана и этана и пополняются за счет осадков из облаков, заполненных углеводородами. Давление на поверхности Титана немного выше, чем на нашей планете — стоять на Луне было бы похоже на то, что вы стоите на глубине 15 футов здесь, на Земле.
«Экстремальные физические условия Титана требуют, чтобы ученые по-другому думали о том, что мы узнали о гранулярной динамике Земли», — сказал Дуфек. «На формы суши влияют силы, которые нам не понятны, потому что эти силы не так важны на Земле. Титан — странный, электростатически липкий мир».