Las arenas eléctricas de Titán

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Experimentos llevados a cabo por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia sugieren que las partículas que cubren la superficie de la luna más grande de Saturno, Titán, están “cargadas eléctricamente”. Cuando el viento sopla con suficiente fuerza (aproximadamente 25 km/h), gránulos de minerales no silicatos son arrastrados en un movimiento conocido como saltación. A medida que chocan, se cargan por fricción, al igual que lo hace un globo frotando contra el cabello, y se agrupan de una manera no observada en los granos de las dunas de arena en la Tierra: se vuelven resistentes al movimiento. Mantienen esa carga durante días o meses a la vez y se unen a otras sustancias hidrocarbonadas, al igual que los chips de embalaje (también llamados cacahuetes de embalaje) utilizados en las cajas de envío aquí en la Tierra. Los hallazgos han sido publicados en la revista Nature Geoscience.

“Si tomaras pilas de granos y construyeras un castillo de arena en Titán, es posible que permanecieran unidos durante semanas debido a sus propiedades electrostáticas”, dijo Josef Dufek, profesor de Georgia Tech que codirigió el estudio. “Cualquier nave espacial que aterrice en las regiones de Titán con material granulado lo va a tener difícil para mantenerse limpia. Imagina que metieras un gato en una caja de cacahuetes de embalaje”.

Los resultados de la electrificación pueden ayudar a explicar un fenómeno extraño. Los vientos dominantes en Titán soplan de este a oeste a través de la superficie de la luna, pero las dunas de arena de casi 90 metros de alto parecen formarse en la dirección opuesta.

(Imagen ampliable) Las dunas de Titán apuntan en la dirección opuesta. Imagen: Leah Crane

“Estas fuerzas electrostáticas aumentan los umbrales de fricción”, dijo Josh Méndez Harper, estudiante de doctorado en geofísica y electrotécnica de Georgia Tech y autor principal del estudio. “Esto hace que los granos se vuelvan tan pegajosos y cohesivos que sólo pueden ser movidos por fuertes vientos. Los vientos predominantes, no obstante, no son lo suficientemente fuertes como para dar forma a las dunas”.

Para analizar el flujo de partículas bajo condiciones similares a las de Titán, los investigadores construyeron un pequeño experimento en un recipiente de presión modificado en su laboratorio de Georgia Tech. Introdujeron granos de naftaleno y bifenilo (dos compuestos tóxicos de carbono e hidrógeno que se cree que existen en la superficie de Titán) en un pequeño cilindro. Luego giraron el tubo durante 20 minutos en un ambiente seco de nitrógeno puro (la atmósfera de Titán está compuesta de 98 por ciento de nitrógeno). Tras esto, midieron las propiedades eléctricas de cada grano conforme caía del tubo.

“Todas las partículas se cargaron correctamente, y entre el 2 y el 5 por ciento no salieron del recipiente”, dijo Méndez Harper. “Se agarraban al interior y se pegaban. Cuando realizamos el mismo experimento con arena y ceniza volcánica usando condiciones parecidas a la Tierra, todo salió. No quedó nada pegado”.

La arena terrestre también se carga eléctricamente al moverse, pero las cargas son más pequeñas y se disipan rápidamente. Esa es una razón por la cual se necesita agua para mantener la arena unida cuando construye un castillo de arena. Pero no sucede así en Titán.

“Estos materiales granulares no silicatos pueden mantener sus cargas electrostáticas durante días, semanas o meses consecutivos en condiciones de baja gravedad”, dijo George McDonald, estudiante de posgrado en la Escuela de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera, que también fue coautor del artículo.

Visualmente, Titán es el objeto en el sistema solar más parecido a la Tierra. [Además, como vimos aquí, rastros químicos podrían indicar la presencia de condiciones prebióticas en esta luna.] Los datos recogidos por múltiples sobrevuelos por Cassini desde 2005 han revelado grandes lagos líquidos en los polos, así como montañas, ríos y potencialmente volcanes. Sin embargo, en lugar de océanos y mares llenos de agua, están compuestos de metano y etano y son reabastecidos por la precipitación de nubes llenas de hidrocarburos. La presión superficial de Titán es un poco más alta que la de nuestro planeta, y caminar por ella causaría una sensación similar a encontrarse 15 pies sumergido en el agua aquí en la Tierra.

“El ambiente físico extremo de Titán empuja a los científicos a pensar diferente sobre lo que hemos aprendido de la dinámica granular de la Tierra”, dijo Dufek. “Los accidentes geográficos se ven influenciados por fuerzas que no nos resultan intuitivas porque esas fuerzas no son tan importantes en la Tierra. Titán es un mundo extraño y electrostáticamente pegajoso”.

Artículo original publicado por Georgia Tech. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-03-28T14:10:49+00:00