Учёные впервые зафиксировали крошечные молнии на Марсе — разряды были обнаружены вблизи марсохода NASA «Perseverance» («Настойчивость»), исходящими от фронтов пыльных бурь и крутящихся пылевых вихрей.
Это открытие разрешило одну из главных загадок Красной планеты — происхождение таких окислителей, как перекись водорода, впервые обнаруженных там в 2003 году. Эти вещества могут вступать в реакцию с органическими молекулами, потенциально уничтожая биосигнатуры, в то время как другие химические реакции, вызванные разрядами, могут, напротив, генерировать новые органические молекулы.
«Это захватывающе, — заявил Space.com Баптист Шид из Института исследований в астрофизике и планетологии в Тулузе. — Это открывает новую область исследований для Марса».
Команда Шида обнаружила свидетельства электрических разрядов в данных самого неожиданного инструмента «Perseverance» — микрофона.
Учёные выявили 55 электрических событий в 29 часах аудиозаписей, собранных в течение двух марсианских лет. Каждая запись имеет отличительную аудиосигнатуру. Сначала идёт всплеск статического шума (пиковый выброс), длящийся менее 40 микросекунд. За ним следует экспоненциальное затухание сигнала продолжительностью около 8 миллисекунд, зависящее от расстояния между разрядом и микрофоном. Эти первые два компонента — не реальный звук, а результат воздействия магнитного поля разряда на электронику микрофона. Следующая часть записи — уже настоящий звук. Он проявляется как второй громкий пик сигнала с последующими меньшими пиками, вызванный слабой ударной волной от вспышки «молнии».
Эти разряды — не привычные нам земные разветвлённые молнии, бьющие с неба, поскольку на Марсе нет гроз из-за отсутствия атмосферной воды. Чтобы микрофон их уловил, разряд должен произойти очень близко от ровера.
Если на Земле молнии в основном рождаются от трения ледяных частиц в облаках, то на Марсе причиной становится трение пылинок. Аналогичное явление наблюдается в вулканических шлейфах на нашей планете.
Однако условия радикально отличаются, что видно по «порогу пробоя» — моменту, когда скопление заряженных частиц способно разрядиться. «Порог пробоя на Земле выше из-за давления и состава атмосферы», — пояснил Space.com Дэниел Митчард из Кардиффского университета, физик, изучающий молнии.
Атмосферное давление на Марсе составляет лишь 0,006 от земного, поэтому для пробоя требуется гораздо меньше энергии — около 15 киловольт на квадратный метр против 3 мегавольт на Земле. «Это означает, что марсианские молнии, как правило, слабее», — сказал Митчард, сравнив их со статическим разрядом от трения о воздушный шар.
54 из 55 зафиксированных событий произошли при 30% самых сильных ветров за период записи, что напрямую связывает их с локальными ветрами, поднимающими пыль. 16 событий совпали с прохождением пылевых вихрей в непосредственной близости от ровера. Некоторые разряды возникли в самой воздушной пыли, а несколько — когда сам марсоход зарядился до нескольких киловольт от столкновений с пылевыми частицами и разрядился в грунт.
Учёные предполагают, что советская миссия «Марс-3», которая вышла из строя через 20 секунд после посадки в 1971 году прямо в пыльную бурю, могла быть повреждена подобными разрядами. Новые данные помогут лучше защитить будущие миссии, включая электронику и даже скафандры для астронавтов.
Пока только микрофон зафиксировал эти явления. Снять их на камеру сложно: многие разряды происходят днём, они крайне кратковременны (микросекунды) и малы по размеру (от миллиметров до десятков сантиметров). Для этого потребовались бы высокоскоростные камеры, которых пока нет на Марсе.
Более актуальным является изучение связи разрядов с образованием окислителей, критически важных для астробиологии. Теоретически, районы с высокой активностью пылевых вихрей и бурь (например, кратер Гусев, где работал марсоход «Spirit») должны производить больше окислителей, что может снижать сохранность древних биосигнатур. Возможно, для их поиска целесообразнее выбирать более спокойные регионы, такие как равнина Элизий.
«Следующим шагом станет количественная оценка объёмов производимых окислителей с помощью лабораторных экспериментов и моделей», — сказал Шид.
Это первое обнаружение электрических разрядов на каменной планете, отличной от Земли, что открывает возможности для поиска аналогичных явлений в пылевых бурях Венеры или в ледяных зернах на спутнике Сатурна Титане.
Кроме того, электризация пыли может создавать петлю положительной обратной связи: облегчая отрыв новых частиц от поверхности, она способствует разрастанию бурь. Таким образом, это явление может играть ключевую роль в глобальном пылевом цикле и климате Марса.
Учитывая тысячи региональных пыльных бурь каждый марсианский год, вдоль их фронтов могут протягиваться тысячи километров, наполненных треском микроскопических молний. Электрическая история Марса только начинается.
Исследование было опубликовано 26 ноября в журнале Nature.
Ваш комментарий