Стометровые дюны Титана оказались электрически заряжены

Вдоль экватора Титана, крупнейшего спутника Сатурна, расположена темная «пустыня». Под действием ветров местной метановой атмосферы в ней образовались параллельные ряды дюн, высота которых доходит до 100 м. Но если превалирующее направление ветров на Титане – с востока на запад, то дюны приняли такую форму, словно те дуют с запада на восток.

Решение этого парадокса предложили исследователь из Технологического института Джорджии Джошуа Харпер (Joshua Harper) и его коллеги. В статье, опубликованной журналом Nature Geoscience, ученые связывают «обратную» форму дюн на Титане со свойствами самого материала, из которого они сложены. «Если вы возьмете немного этих частиц и построите из них песчаную крепость, она может сохраниться неделями благодаря электростатическим взаимодействиям», – говорит один из авторов работы, профессор Джозеф Дафек (Josef Dufek).

До сих пор странную форму этих дюн пытались объяснить сложными потоками ветров в области экватора Титана. Однако Харпер и его коллеги обратили внимание на состав местного «песка». Сложен он, как и песок на Земле, из обычного кремнезема, однако содержит немало частиц замерзших углеводородов, а также водного льда. Тогда было решено проверить, как эта смесь может вести себя в условиях, аналогичных тем, что существуют на самом спутнике.

Ученые подготовили смесь максимально близкого состава: диоксид кремния, вода, а в качестве органических компонентов – нафталин и дифенил, ранее обнаруженные в составе дюн Титана. Такой «песок» помещали под повышенное давление, во вращающийся герметичный цилиндр, наполненный газовой смесью, аналогичной составу атмосферы спутника.

Оказалось, что в таких условиях эти частицы за счет трения быстро накапливают электростатические заряды, которые заставляют их слипаться друг с другом. Такое поведение ученые сравнивают с пластилиновой массой Play-Doh: песчинки почти не скользят друг относительно друга, что теоретически делает дюны мало восприимчивыми к действию ветра. Аналогичные эксперименты, проведенные с образцами земного песка и вулканического пепла, показали совершенно обратные результаты: их частицы не слипались, а песчинки легко переносились ветром.

«В условиях пониженной гравитации эти несиликатные частицы могут удерживать заряды днями, неделями, а то и месяцами», – добавляют авторы работы. Если это так, то электростатическое притяжение может делать дюны на Титане достаточно устойчивыми, так что ветер уже не является ключевым фактором, определяющим их форму.