泰坦沙粒类似物的单颗粒摩擦起电

沙粒带电对于以硅酸盐沙为主要沉积物的类地天体上的风成沉积物搬运十分重要。然而，对于以有机物沙为主要沙丘物质的冰质天体（如泰坦）而言，该现象尚未被充分研究。我们使用胶体探针原子力显微镜（AFM）技术，以泰坦与地球沙粒类似物研究摩擦起电过程。我们发现，在萘（一种简单芳香烃）、聚苯乙烯（一种芳香烃聚合物）与硼硅酸盐玻璃（地球硅酸盐沙类似物）之间易于产生摩擦电荷。接触和/或摩擦带电后可测得强静电力。相比之下，托林（tholin，一种复杂有机物质）在仪器探测限度内与接触或摩擦带电均未产生任何可探测的静电力。若泰坦沙粒更类似于托林，则表明泰坦沙粒的摩擦带电能力远弱于地球硅酸盐沙，且远小于Mendez-Harper等人（2017）所测得的数值——该研究中仅使用了简单有机物作为泰坦沙粒类似物。因此，摩擦起电对泰坦上沙粒间作用力的增强作用可能远不及地球。由其他静电过程产生的颗粒间作用力，或其他如范德华力和毛细黏聚力之类的颗粒间作用力，可能是支配泰坦沙粒形成及地表沉积物搬运的主导颗粒间作用力。泰坦沙粒也不太可能通过摩擦带电产生大规模放电，从而影响未来泰坦地表探测任务。