Der elektrische Sand von Titan: Die Körner, die den Saturnmond bedecken, wirken wie klobige Packerdnüsse

Anonim

Experimente, die von Forschern des Georgia Institute of Technology angeführt wurden, legen nahe, dass die Partikel, die die Oberfläche von Saturns größtem Mond Titan bedecken, "elektrisch geladen" sind. Wenn der Wind stark genug weht (ungefähr 15 Meilen pro Stunde), werden Titans Nicht-Silikatkörnchen gekippt und fangen an, in einer Bewegung zu schweben, die als Salzen bezeichnet wird. Wenn sie kollidieren, werden sie reibend aufgeladen, wie ein Ballon, der an deinen Haaren reibt, und verklumpen auf eine Weise, die für Sanddünenkörner auf der Erde nicht beobachtet wird - sie werden resistent gegen weitere Bewegung. Sie behalten diese Ladung für Tage oder Monate auf einmal bei und haften an anderen Kohlenwasserstoffsubstanzen, ähnlich wie Erdnüsse, die in Versandkartons auf der Erde verwendet werden.

Die Ergebnisse wurden gerade in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht .

"Wenn man Getreidekörner packte und eine Sandburg auf Titan baute, würde sie aufgrund ihrer elektrostatischen Eigenschaften vielleicht wochenlang zusammen bleiben", sagte Josef Dufek, der Georgia-Tech-Professor, der die Studie mitführte. "Jedes Raumschiff, das in Regionen mit körnigem Material auf Titan landet, wird es schwer haben, sauber zu bleiben. Denken Sie daran, eine Katze in eine Schachtel mit Erdnüssen zu stecken."

Die Elektrifizierungsbefunde können helfen, ein seltsames Phänomen zu erklären. Vorherrschende Winde auf dem Titan wehen von Osten nach Westen über die Mondoberfläche, aber in der entgegengesetzten Richtung scheinen sich Sanddünen zu bilden, die fast 300 Fuß hoch sind.

"Diese elektrostatischen Kräfte erhöhen die Reibungsschwellen", sagte Josh Méndez Harper, Doktor der Geophysik und Elektrotechnik bei Georgia Tech, der Hauptautor der Zeitung. "Dies macht die Körner so klebrig und zusammenhängend, dass nur starke Winde sie bewegen können. Die vorherrschenden Winde sind nicht stark genug, um die Dünen zu formen."

Um den Partikelfluss unter Titan-ähnlichen Bedingungen zu testen, bauten die Forscher ein kleines Experiment in einem modifizierten Druckbehälter in ihrem Georgia Tech Labor. Sie setzten Körnchen von Naphthalin und Biphenyl - zwei giftige, kohlenstoff- und wasserstoffhaltige Verbindungen, von denen angenommen wird, dass sie auf der Oberfläche des Titan existieren - in einen kleinen Zylinder ein. Dann rotierten sie die Röhre für 20 Minuten in einer trockenen, reinen Stickstoffumgebung (die Titanatmosphäre besteht aus 98 Prozent Stickstoff). Danach maßen sie die elektrischen Eigenschaften jedes Korns, wenn es aus der Röhre herausfiel.

"Alle Partikel geladen gut, und etwa 2 bis 5 Prozent kamen nicht aus dem Trockner", sagte Méndez Harper. "Sie klebten an der Innenseite und klebten zusammen. Als wir das gleiche Experiment mit Sand und Vulkanasche unter erdähnlichen Bedingungen durchführten, kam alles heraus. Nichts blieb stecken."

Erdsand nimmt elektrische Ladung auf, wenn er bewegt wird, aber die Ladungen sind kleiner und verteilen sich schnell. Das ist ein Grund, warum du Wasser brauchst, um beim Bau einer Sandburg Sand zusammenzuhalten. Nicht so bei Titan.

"Diese nicht-silikatischen, körnigen Materialien können ihre elektrostatischen Ladungen für Tage, Wochen oder Monate unter niedrigen Schwerkraftbedingungen halten", sagte George McDonald, ein Doktorand in der Schule für Erd- und Atmosphärenwissenschaften, der auch die Co-Autorin der Papier.

Visuell ist Titan das Objekt im Sonnensystem, das der Erde am ähnlichsten ist. Daten, die Cassini seit 2005 aus mehreren Vorbeiflügen gewonnen hat, haben große, flüssige Seen an den Polen sowie Berge, Flüsse und potentielle Vulkane aufgedeckt. Doch statt wassergefüllte Ozeane und Meere bestehen sie aus Methan und Ethan und werden durch Niederschläge aus mit Kohlenwasserstoffen gefüllten Wolken aufgefüllt. Der Oberflächendruck des Titans ist ein bisschen höher als unser Planet - auf dem Mond zu stehen würde sich ähnlich fühlen wie 15 Fuß unter Wasser auf der Erde zu stehen.

"Die extreme physische Umgebung von Titan erfordert, dass Wissenschaftler anders darüber nachdenken, was wir von der granularen Dynamik der Erde gelernt haben", sagte Dufek. "Landformen werden von Kräften beeinflusst, die für uns nicht intuitiv sind, weil diese Kräfte auf der Erde nicht so wichtig sind. Titan ist eine seltsame, elektrostatisch klebrige Welt."

Forscher des Jet Propulsion Lab, Universität von Tennessee-Knoxville und der Cornell University, haben die Arbeit mit dem Titel "Elektrifizierung von Sand auf Titan und dessen Einfluss auf den Sedimenttransport" mitgetragen.

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