土卫六上的沙丘，在卡西尼的雷达(上图)上可以看到，类似于地球上的纳米比亚沙丘。在最上面的图片中看起来像云的特征实际上是地形特征。图片：NASA
然而，通过卡西尼号我们看到了巨大的线性沙丘场，几乎覆盖了土卫六赤道地区的30%！其次不确定土卫六的沙子是如何形成。土卫六上的沙丘物质与地球上的完全不同。在地球上，沙丘物质主要是由硅酸盐岩石风化的硅酸盐砂岩碎片。在土卫六上，沙丘材料是由大气中的光化学组成的复杂的有机物，落到地面上。研究表明，沙丘颗粒相当大(至少100微米)，而光化学形成的有机颗粒在表面附近仍然很小(只有大约1微米)，所以不确定小的有机颗粒是如何转化成大沙丘颗粒。
第三：也不知道大气中的有机粒子是如何被“加工”成更大，形成沙丘颗粒。一些科学家认为，这些颗粒可以在任何地方被加工成沙丘颗粒，而另一些研究人员认为，它们的形成需要与土卫六的液体(甲烷和乙烷)有关，这些液体目前只存在于极地区域。为了阐明这一点，Yu和她的同事们进行了一系列的实验，以模拟在陆地和冰冷的物体上传输的物质。这包括使用几种天然的土砂，，如硅酸盐海滩砂、碳酸盐砂和白色的石膏沙。为了模拟在土卫六上发现的各种物质，他们使用实验室生产的tholins，这种tholins是甲烷分子，受到紫外线辐射。
卡西尼号，图片：NASA
tholins的生产是专门用来重现土卫六上常见的有机气溶胶和光化学条件的。这是通过约翰霍普金斯大学的行星雾霾研究(PHAZER)实验系统完成，主要研究人员是萨拉·霍斯特(Sarah Horst)。最后一步是使用纳米化技术(由纳米计量公司的布莱恩·克劳福德监督)来研究模拟沙子和钍林的力学性能。这包括将沙子模拟物和松脂放入风洞中，以确定它们的流动性，并看看它们是否能以同样的模式分布。这项研究的动机是试图解开第三个谜团。
如果沙丘材料是通过位于土卫六极地区域的液体来处理的，那么它们需要足够的强度，以便从两极运送到土卫六的赤道区域，大部分的沙丘都位于那里。然而我们在实验室中生产的tholins含量非常低：我们生产的tholin film的厚度只有1微米，大约是人类头发厚度的1/10-1/100。为了解决这个问题，使用了一种非常有趣和精确的纳米尺度技术——纳米压痕技术来进行测量。即使在纳米尺度下产生的缩进和裂纹，仍然可以精确地确定薄膜的力学性质，如杨氏模量(刚度指标)、纳米压痕硬度(硬度)和断裂韧性(脆性指标)。
泰坦上沙丘的雷达图像。图片：NASA/JPL–Caltech/ASI/ESA and USGS/ESA
