الکتریسیته ساکن بر شن‌های تیتان فرمان می‌راند

* آزمایش‌هایی که به رهبری بنیاد فناوری جورجیا در آتلانتا انجام شده نشان می‌دهند که ذراتی که سطح تیتان، بزرگ‌ترین ماه سیاره‌ی کیوان (زحل) را پوشانده‌اند دارای "بار الکتریکی" هستند. 

هنگامی که باد به اندازه‌ی کافی سریع (حدود ۱۵ مایل بر ساعت) روی تیتان می‌وزد، دانه‌های غیرسیلیکاتی از جا کنده می‌شوند و در حرکتی به نام "جهش" (saltation) به پرواز در می‌آیند. در این روند، آنها با برخورد و اصطکاک با یکدیگر باردار می‌شوند -مانند بادکنکی که روی موها کشیده شود- و به شیوه‌ای که در شنزارهای زمین دیده نشده، توده می‌شوند، به گونه‌ای که در برابر حرکت بیشتر پایداری می‌کنند. این دانه‌ها بار الکتریکی خود را تا چند روز یا چند ماه حفظ می‌کنند و به مواد هیدروکربنی دیگر می‌چسبند، بسیار همانند دانه‌های یونولیت در جعبه‌های فروشگاه‌های زمین.
چند میدان‌ تلماسه‌ای تیتان که نامشان از روی همتایان زمینی‌شان برگزیده شده. تصویر بزرگ‌تر

یوزف دوفک، استاد جورجیاتک و رهبر این پژوهش می‌گوید: «اگر روی تیتان چند مشت ماسه را برداریم و با آن یک قلعه‌ی شنی درست کنیم، شاید به دلیل ویژگی‌های الکتروستاتیکی تا هفته‌ها کنار هم بمانند. هر فضاپیمایی که روی مناطق شنی تیتان فرود بیاید، به سختی می‌تواند تمیز بماند. انگار که گربه‌ای را در جعبه‌ای پر از دانه‌های یونولیت بگذاریم.»

کشف این باردار شدن ماسه‌ها شاید بتواند یک پدیده‌ی شگفت‌انگیز را توضیح دهد. بادهای غالب سطح تیتان از خاور به باختر می‌وزند، ولی به نظر می‌رسد تلماسه‌های آن که بلندیشان به ۱۰۰ متر می‌رسد، در جهت خلاف شکل می‌گیرند.

جاش مندز هارپر، زمین‌شناس در جورجیاتک و دانشجوی دکترای مهندسی برق که نویسنده‌ی اصلی این پژوهش نیز بود می‌گوید: «این نیروهای الکتروستاتیکی آستانه‌ی اصطکاک را بالا می‌برند. این باعث می‌شود دانه‌های به اندازه‌ای به هم بچسبند و یکپارچه شوند که تنها بادهای سهمگین بتوانند جابجایشان کنند. بادهای غالب تیتان هم به اندازه‌ی کافی نیرو ندارند که به تلماسه‌ها شکل دهند.»

این پژوهشگران برای آزمایش جریان ذرات در شرایط همسان با تیتان، در آزمایشگاه جرجیاتک آزمایشی با فشار تعریف شده انجام دادند. آنها دانه‌های نفتالین و بی‌فنیل (دو ماده‌ی سمی هیدروکربنی که به باور دانشمندان روی سطح تیتان وجود دارد) را در یک استوانه‌ی کوچک ریختند. سپس استوانه را تا ۲۰ دقیقه در یک محیط خشک نیتروژن خالص (۹۸ درصد هوای تیتان را نیتروژن تشکیل داده) چرخاندند. پس از آن، ویژگی‌های الکتریکی هر یک از دانه‌ها را به هنگام بیرون ریختن از استوانه سنجیدند.

مندز هارپر می‌گوید: «همه‌ی ذرات باردار شده بودند، و ۲ تا ۵ درصد آنها از استوانه بیرون نیامدند. آنها به یکدیگر و به دیواره‌ی استوانه چسبیده بودند. هنگامی که همین آزمایش را با ماسه و خاکستر آتشفشانی در محیط زمین-مانند انجام دادیم، همه‌ی دانه‌ها از استوانه بیرون آمدند و هیچ کدام به چیزی نچسبیدند.»

شن و ماسه‌های زمین هم در اثر جابجایی باردار می‌شوند، ولی بار الکتریکی‌شان کمتر است و آن را به تندی از دست می‌دهند. این یک دلیل اینست که چرا هنگام ساختن قلعه‌ی شنی، برای کنار هم نگه داشتن ماسه‌ها نیاز به آب داریم. تیتان این گونه نیست.

جورج مک‌دانلد، دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده‌ی علوم زمین و جو، و یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «این مواد دانه‌ای غیرسیلیکاتی می‌توانند بار الکتریکی خود را تا چند روز، چند هفته، یا چند ماه در شرایط کم-گرانش نگه دارند.»

از نظر دیداری، تیتان در سامانه‌ی خورشیدی بیشترین همانندی را با زمین دارد. داده‌هایی که فضاپیمای کاسینی از ۲۰۰۵ تاکنون، در چندین بار گذر از کنار تیتان گرد آورده، دریاچه‌های مایع بزرگی در قطب‌های آن، و همچنین کوه‌ها، رودها و همچنین آتشفشان‌های احتمالی را روی آن آشکار کرده. ولی این رودها و دریاچه‌ها به جای آب، با متان و اتان مایعی که از ابرهای هیدروکربن‌دار آن می‌بارد پر شده‌اند. فشار سطح تیتان کمی بیش از سیاره‌ی ماست: ایستادن روی سطح آن هم‌ارز ایستادن در ژرفای ۱۵ فوتی زیر آب‌های زمین است.

دوفک می‌گوید: «محیط فیزیکی سخت تیتان دانشمندان را واداشته تا متفاوت با آنچه از دینامیک دانه‌های زمین آموخته‌ایم فکر کنند. [در تیتان]، زمین‌چهرها زیر نفوذ نیروهایی هستند که شناخت مستقیمی از آنها نداریم زیرا این نیروها روی زمین چندان اهمیت ندارند. تیتان یک دنیای شگفت‌انگیز با چسبندگی الکتروستاتیکی است.»


--------------------------------------------
به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
Georgia Institute of Technology - Saturn - moon - Titan - electrically charged - silicate - granule - saltation - Earth - hydrocarbon - packing peanut - Earth - Nature Geoscience - electrostatic - Josef Dufek - Georgia Tech - sandy dune - electrostatic force - Josh Méndez Harper - naphthalene - biphenyl - toxic - carbon - hydrogen - nitrogen - volcanic ash - electrical charge - sand castle - George McDonald - School of Earth and Atmospheric Sciences - Cassini - methane - ethane - hydrocarbon - planet - Landform

منبع: sciencedaily
خلاصه برگردان: یک ستاره در هفت آسمان

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه