เนินทรายสูงลิ่วบนดาวไททันเกิดจากเม็ดทรายที่จับตัวกันด้วยประจุไฟฟ้าสถิต

จากงานวิจัยล่าสุดนักวิทยาศาสตร์คิดว่าเนินทรายสูงใหญ่บนดาวไททันที่มีลักษณะขัดกับทิศทางลมอย่างน่าแปลกใจ อาจจะประกอบด้วยเม็ดทรายที่มีประจุไฟฟ้าสถิต และนั่นคือคำตอบว่าทำไมมันถึงมีลักษณะประหลาดแบบนั้น

ไททันเป็นดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ เป็นดาวที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับโลกมากที่สุด ไททันเป็นดวงจันทร์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีบรรยากาศหนาแน่นใกล้เคียงกับโลก แถมยังประกอบด้วยไนโตรเจนเป็นหลักเหมือนกันอีก มีลมมีฝน มีแม่น้ำ ทะเลสาบ และทะเล เพียงแต่ว่าส่วนที่เป็นของเหลวส่วนใหญ่เป็นมีเทน

ใกล้เส้นศูนย์สูตรของไททันมีเนินทรายขนาดมหึมาเป็นบริเวณกว้าง เนินทรายเหล่านี้สูงถึง 100 เมตร สิ่งที่สร้างความประหลาดใจแก่นักวิทยาศาสตร์คือจากเงาของเนินทรายเห็นได้ชัดว่าเนินทรายควรเกิดจากลมที่พัดมาจากทิศตะวันตก แต่ลมที่พัดเป็นประจำบนดาวไททันนั้นพัดจากทิศตะวันออกไปหาตะวันตก เนินทรายบนไททัน (ส่วนบนของรูป) มีลักษณะคล้ายกับเนินทรายที่นามิเบียมาก (ส่วนล่างของรูป)

titan-electric-sand-dune-2

การทดลองที่ทำโดยนักวิจัยของสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียแสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่ปกคลุมผิวดาวไททันมีประจุไฟฟ้า เมื่อลมพัดแรงมากพอ (ราว 24 กม/ชม) เม็ดฝุ่นจะถูกพัดฟุ้งขึ้นเป็นช่วงๆ พวกมันพุ่งชนกันทำให้เกิดประจุไฟฟ้าจากการเสียดสี คล้ายกับการเอาลูกโป่งถูกับเส้นผม เม็ดฝุ่นจะจับตัวเป็นก้อนติดกันแน่นในแบบที่ไม่เคยเห็นที่เนินทรายบนโลก ประจุไฟฟ้านี้จะคงอยู่ได้นานหลายวันหรือเป็นเดือน และมันก็จะไปติดกับสารไฮโดรคาร์บอนอื่นคล้ายๆกับเม็ดโฟมกันกระแทก

“ถ้าคุณกอบทรายขึ้นมาทำเป็นปราสาททรายบนไททัน มันจะคงรูปอยู่ได้นานหลายสัปดาห์ด้วยคุณสมบัติไฟฟ้าสถิต” Josef Dufek นักวิจัยจากจอร์เจียเทค กล่าว “ยานอวกาศที่ลงจอดบนไททันบริเวณที่มีฝุ่นคงจะเลอะเทอะด้วยเม็ดฝุ่นเหล่านี้ เหมือนกับแมวที่อยู่ในกล่องใส่เม็ดโฟมกันกระแทก”

การค้นพบการเกิดประจุไฟฟ้านี้สามารถอธิบายปรากฏการณ์ประหลาดของเนินทรายที่มีลักษณะขัดกับทิศทางการพัดของลมได้ด้วย

“แรงไฟฟ้าสถิตนี้ได้เพิ่มแรงเสียดทานให้กับเนินทราย” Josh Méndez Harper นักวิจัยอีกคนกล่าว “มันทำให้เม็ดทรายเหนียวและติดกันแน่นมาก เฉพาะลมพายุแรงจัดเท่านั้นที่จะสามารถพัดให้พวกมันแยกจากกันได้ ลมประจำปีมีกำลังไม่พอที่จะเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเนินทรายได้”

นักวิจัยได้ทำการทดลองโดยใส่เม็ดของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน แนฟทาลีนและไบฟีนิล ที่เชื่อว่ามีอยู่บนผิวดาวไททัน ลงในท่อทรงกระบอกที่มีไนโตรเจน แล้วหมุนท่อราว 20 นาที เพื่อจำลองสภาพบรรยากาศของไททันและสร้างการเสียดสีด้วยกระแสลม จากนั้นจึงวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเม็ดสารประกอบที่กลิ้งไปกลิ้งมาอยู่ในท่อ

“อนุภาคทั้งหมดมีประจุไฟฟ้า และมีราว 2 – 5% ที่ติดอยู่ในท่อเทไม่ออก” Méndez Harper กล่าว “พวกมันเกาะติดกันแน่น แต่เมื่อเราทำการทดลองแบบเดียวกันด้วยทรายและเถ้าภูเขาไฟในสภาพบรรยากาศคล้ายโลก เราสามารถเทออกมาได้ทั้งหมด ไม่มีอะไรยึดติดกัน”

เม็ดทรายบนโลกมีประจุไฟฟ้าเมื่อมีการเสียดสี แต่มีในปริมาณที่น้อยและลดหายไปอย่างรวดเร็ว นั่นเป็นหนึ่งในเหตุผลที่เราต้องการน้ำในการทำให้ทรายยึดติดกันแน่นตอนที่สร้างปราสาททราย แต่บนไททันไม่ต้อง

“เม็ดวัสดุที่ไม่ใช่สารซิลิเกตเหล่านี้สามารถคงประจุไฟฟ้าสถิตไว้ได้นานหลายวัน หลายสัปดาห์ หรือเป็นเดือนภายใต้สภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ” George McDonald นักวิจัยอีกคนกล่าว
“สภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนไททันทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องคิดให้แตกต่างจากสิ่งที่เคยเรียนรู้บนโลก” Dufek กล่าว “มันเป็นสภาพพื้นที่เกิดจากพลังที่เราไม่รู้จักคุ้นเคยมาก่อน เพราะพลังเหล่านี้ไม่มีบนโลก ไททันเป็นโลกที่แปลกและเหนียวหนึบด้วยพลังไฟฟ้าสถิต”

เชื่อกันว่ารูปร่างลักษณะของเนินทรายบนดาวไททันเกิดจากลมพายุแรงจัดที่เกิดขึ้นระหว่างช่วงอิควิน็อกซ์ (กลางวันเท่ากับกลางคืน) ที่พัดมาจากทิศตะวันตกซึ่งนานๆจะมีสักครั้ง

 

ข้อมูลและภาพจาก sciencedaily, sciencealert


Leave a Reply

Your email address will not be published.