|
Во время пыльных бурь на Марсе летят искры
|
|
|
|
Иногда вы можете получить небольшой удар током, прикоснувшись к дверной ручке вашего автомобиля в сухой летний день. Источником этих ударов является искровой разряд, возникающий между вашим телом и корпусом автомобиля. Эти искры возникают из—за накопления статического электрического заряда, часто возникающего при трении двух разных материалов друг о друга. Этот процесс, названный трибоэлектрической зарядкой, был открыт в Древней Греции, где было замечено, что некоторые материалы притягиваются янтарем при трении.
|
|
|
|
Трибоэлектричество обычно демонстрируют в школьных экспериментах: натирая пластиковые палочки кошачьей шерстью или проводя воздушным шариком по волосам. Теперь мы знаем, что, если бы вы возвращались к припаркованному автомобилю на Марсе, вы могли бы испытать подобный шок. Новое исследование впервые непосредственно продемонстрировало электрические разряды на красной планете.
|
|
|
|
Такой же трибоэлектрический процесс происходит при извержениях вулканов на Земле, когда заряд накапливается в результате столкновения частиц пепла. В вулканических выбросах накопление заряда может инициировать очень сильные разряды молний — двоюродных братьев небольших искровых разрядов. Однако грозовые разряды еще более распространены во время гроз, когда взаимодействие между мягким градом (graupel) и кристаллами льда приводит к разделению зарядов.
|
|
|
|
Известно, что на Земле пыльные бури и пылевые вихри — относительно недолговечные вихри, образующиеся из поднимающихся столбов теплого воздуха, - в значительной степени электризуются в результате столкновений между частицами пыли. Как правило, электризация, достаточная для возникновения искровых или грозовых разрядов, не достигается из-за давления на поверхности ~1 бар. И наоборот, на Марсе более низкое давление (примерно на 1-10% от земного) означает, что искровые разряды вероятны при меньшем уровне электризации.
|
|
|
|
|
|
|
В течение нескольких десятилетий считалось, что пылевые вихри на Марсе могут вызывать искровые разряды. Во время многих лабораторных экспериментов по встряхиванию песка в атмосфере углекислого газа с низким давлением, подобной марсианской, были зафиксированы высоко заряженная пыль и разряды.
|
|
|
|
Однако до сих пор не было проведено прямых наблюдений за марсианскими разрядами. Существует несколько свидетельств наличия заряда в атмосфере Марса, например, пыль, прилипшая к колесам марсохода НАСА.
|
|
|
|
Новые — и по—настоящему удачные - наблюдения, опубликованные в Nature, показывают, что в атмосфере Марса присутствуют электрические разряды.
|
|
|
|
Эти результаты были получены благодаря небольшой петле в проводе, соединяющем микрофон марсохода Perseverance с бортовой электроникой. Этот провод и подключенная к нему микрофонная система оказались неожиданно эффективным средством обнаружения случайных молний. Микрофон SuperCam предназначался для наблюдения за акустической средой Марса, однако также были обнаружены небольшие электрические разряды.
|
|
|
|
При исследовании источника этих переходных процессов было обнаружено, что некоторые из них сопровождались звуками. Авторы убедительно показали, что переходные процессы были вызваны искровыми разрядами, когда электромагнитные сигналы, улавливаемые катушкой, сопровождались акустическими сигналами от микрофона. Эти наблюдения подобны наблюдению вспышки света, а затем слышанию последующего раската грома.
|
|
|
|
Исследуя разницу во времени между акустическим и электрическим сигналами, авторы обнаружили, что искровые разряды происходят в непосредственной близости от марсианского спускаемого аппарата — всего в нескольких метрах от него. Кроме того, было обнаружено, что такие случаи чаще случались во время пыльных бурь или когда над марсоходом проносились пылевые вихри.
|
|
|
|
Как правило, для однозначного подтверждения нового явления необходимы два независимых источника подтверждающей информации. Например, данные о молниях на Сатурне подтверждаются отдельными наблюдениями как с космических аппаратов, так и с Земли. Однако, когда разряды слабые, обнаружение на расстоянии гораздо менее достижимо или даже невозможно. Для обнаружения таких слабых явлений на Марсе требуется обнаружение в атмосфере. Хотя для их обнаружения использовалась одна и та же сигнальная система, электрические и акустические сигналы передавались совершенно разными способами.
|
|
|
|
Аналогичная ситуация может возникнуть при радиопередаче, которая велась во время грозы. В результате удара молнии аналоговое радио (не интернет) может уловить треск помех незадолго до того, как в эфире прозвучит гром. Одно и то же радио подает эти два сигнала, однако, по-видимому, они наблюдаются независимо друг от друга.
|
|
|
|
Открытие, что на Марсе происходят электрические разряды, имеет различные последствия. Атмосферное электричество может вызывать химические реакции, такие как образование сложных молекул, которые, возможно, связаны с возникновением жизни. Кроме того, оно может найти практическое применение в будущих космических полетах.
|
|
|
|
Пыль была серьезной проблемой во время высадки на поверхность Луны миссий "Аполлон", поскольку она легко проникает в любые механические системы. Защита от пыли является важной частью планирования полета человека на Марс. Все эти проблемы усугубляются, когда пыль создает искры, поскольку это может привести к неисправности электронных схем.
|
|
|
|
К счастью, вам не придется сильно беспокоиться, когда во время вашей следующей поездки по пустынным трассам к вам приблизится пылевой вихрь; вы можете просто проехать сквозь него, хотя этот опыт может напомнить вам, что на Марсе вы можете увидеть искры в пыли.
|
|
|
|
Источник
|
