タイタンの帯電砂は、非常に頑丈な砂の城を作ることができるだろう

砂丘の近くに立って、穏やかな海を眺めているビーチにいるところを想像してください。乾いた砂が足の指の間をすり抜け、砂粒をつなぎ合わせる液体を使わずに、海岸近くに砂の城を建てることにしました。数週間後、同じ道を歩いて戻ってみると、砂の城はまだそこにありました。

魔法？いいえ、あなたはただ土星の衛星タイタンにいるだけです。そこの海は炭化水素で満たされ、砂は電気的に帯電しています。

月曜日にネイチャー・ジオサイエンス誌に発表された研究で、惑星科学者らは、タイタンの砂丘のような構造物を構成する砂粒が互いにぶつかることで互いに帯電し、静電気でベタベタする可能性があることを発見した。

研究者たちは、タイタンの表面で確認されている2種類の炭化水素（ナフタレンとビフェニル）の砂のような混合物を、タイタンの大気条件（窒素98％）を再現したチューブに入れて振って、砂粒が20分間ぶつかり合うようにした。研究者たちがチューブから砂を流し出すと、砂粒の多くは帯電し、少量がチューブの内側に付着した。

地球では、ナフタレンは防虫剤の有効成分であり、ビフェニルはネズミにガンを引き起こすことが知られています。タイタンでも、これらの化合物はやはり人体に有害である可能性が高いでしょう。しかし、少なくとも理論上は、それらで遊ぶのもとても楽しいことでしょう。

「もし砂粒を山ほど集めてタイタンに砂の城を建てたら、その静電気特性のおかげで何週間も崩れずにいられるだろう」と研究の共著者であるヨゼフ・デュフェック氏は声明で述べた。「タイタンの粒状物質の領域に着陸する宇宙船は、清潔さを保つのに苦労するだろう。梱包用ピーナッツの箱に猫を入れるようなものだ」

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猫を梱包用発泡スチロールの箱に入れたことがない人の場合、その結果は次のようになります。

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言い換えれば、宇宙船が静電気に耐えられるように準備していなければ、帯電した砂粒、あるいは砂の塊が、着陸するあらゆる物体に不快なほどくっついてしまう可能性がある。

この研究は、将来のミッションのための清掃計画を示したり、太陽系史上最高の砂の城を建てるという夢を描いたりするだけではない。タイタンがなぜ今のような姿をしているのかを説明するのにも役立つ。

この研究は、タイタンで観察された砂丘構造が地球の砂丘と同じ規則に従わない理由を説明するのに役立つかもしれない。つまり、予想される卓越風の方向を考えると、砂丘は間違った方向を向いており、頑固にその場に留まっているように見えるのだ。

もちろん、地球の砂丘は常に動いている。地球の砂は主にシリカでできており、風に吹かれて運ばれる。砂粒同士がぶつかることで電荷が発生することもあるが、砂粒同士がくっつくほどではない。しかし研究者たちは、疑似タイタンの砂粒で観測された静電気力は、強い風が吹いて形が整うまで、長期間その場に留まる可能性があると考えている。砂粒自体は、数週間から数か月間電荷を保持できる可能性がある。

研究者らが、掘削した地球の大気圏内で掘削した地球の砂を使って同じ実験を行ったところ、砂粒はまったく粘着性がなく、チューブからまっすぐ滑り出しました。

「タイタンの極限の物理的環境は、科学者たちに、地球の粒子の力学について私たちが知っていることとは異なる考え方を要求します」とデュフェック氏は言う。「地形は、地球上ではそれほど重要ではない力の影響を受けますが、私たちには直感的に理解できない力の影響を受けます。タイタンは、静電的に粘着性のある奇妙な世界です。」