Изображение предоставлено NASA
Ученые нашли подсказки, что у пылевых дьяволов на Марсе могут быть высоковольтные электрические поля, основанные на наблюдениях их земного аналога. Это исследование поддерживает видение НАСА для исследования космоса, помогая понять, какие проблемы марсианская среда представляет для исследователей, как роботизированных, так и в конечном итоге людей.
Исследователи из НАСА и университетов обнаружили, что пылевые дьяволы на Земле обладают неожиданно большими электрическими полями, превышающими 4000 вольт на метр (ярд), и могут также генерировать магнитные поля. Подобно детективам, преследующим подозреваемого, ученые прикрепили инструменты к грузовику и мчались по пустыням в Неваде (2000 г.) и Аризоне (2001 г.), проезжая сквозь пыльные дьяволы, чтобы получить свои измерения в рамках марсианской атмосферы и пыли в оптике и радио. (MATADOR) деятельность. Наблюдения в Аризоне также включали в себя фиксированный базовый лагерь с полным набором метеорологических приборов (см. Пункт 2 с изображением кампании в Аризоне).
Пылевые дьяволы похожи на миниатюрные торнадо, шириной от 10 до 100 метров с ветрами от 20 до 60 миль в час (от 32 до 96 км / ч), кружащимися вокруг горячей колонны восходящего воздуха. «Пылевые дьяволы распространены на Марсе, и НАСА заинтересовано в них, а также в других явлениях, которые могут представлять опасность для будущих исследователей», - сказал доктор Уильям Фаррелл из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Как показывают наши исследования, пылевые дьяволы сильно электрифицированы, что может привести к увеличению разряда или искрения в атмосфере Марса под низким давлением, повышенной адгезии пыли к скафандрам и оборудованию и помехам для радиосвязи ». В ближайшие десятилетия миссии НАСА на Марс-испытательном стенде смогут выяснить, так ли это на самом деле. Фаррелл является ведущим автором статьи об этом исследовании, опубликованной в журнале геофизических исследований 20 апреля.
«Сложные следы, генерируемые крупными марсианскими пылевыми дьяволами, обычно встречаются во многих регионах Марса, и несколько пыльных дьяволов были сфотографированы при чистке поверхности», - сказал главный исследователь MATADOR доктор Питер Смит из Университета Аризоны (Tucson). «Эти марсианские пылевые дьяволы затмевают земных от 5 до 10 метров и могут быть более 500 метров в диаметре и несколько тысяч метров в высоту. Известно, что траектория движения меняется от сезона к сезону, поэтому эти огромные пылезащитные трубы должны быть важным фактором для транспортировки пыли и могут быть причиной разрушения рельефа ».
«Для формирования пылевого дьявола необходимы два ингредиента, присутствующих как на Земле, так и на Марсе: поднимающийся воздух и источник вращения», - сказал доктор Нилтон Ренно из Мичиганского университета, член исследовательской группы, являющейся экспертом. в динамике жидкости пылевых дьяволов. «Сдвиг ветра, такой как изменение направления ветра и скорости с высотой, является источником вращения. Более сильные восходящие потоки способны создавать более сильные пылевые дьяволы, а больший сдвиг ветра приводит к образованию более сильных пылевых дьяволов ».
Частицы пыли становятся наэлектризованными в пылевых дьяволах, когда они трутся друг о друга, поскольку они переносятся ветрами, передавая положительный и отрицательный электрический заряд так же, как вы накапливаете статическое электричество, если перетасовываетесь по ковру. Ученые полагали, что в пылевых дьяволах не будет высокого электрического поля высокого напряжения, потому что отрицательно заряженные частицы будут равномерно смешиваться с положительно заряженными частицами, поэтому общий электрический заряд в пылевом дьяволе будет сбалансированным.
Тем не менее, наблюдения команды показывают, что более мелкие частицы становятся отрицательно заряженными, в то время как более крупные частицы становятся положительно заряженными. Пылевые дьявольские ветры переносят маленькие отрицательно заряженные частицы высоко в воздух, в то время как более тяжелые, положительно заряженные частицы остаются около основания пылевого дьявола. Такое разделение зарядов создает крупномасштабное электрическое поле, подобное положительным и отрицательным клеммам батареи. Поскольку наэлектризованные частицы находятся в движении, а магнитное поле является просто результатом перемещения электрических зарядов, пылевой дьявол также создает магнитное поле.
Если марсианские пылевые зерна имеют различные размеры и составы, пылевые дьяволы на Марсе должны наэлектризоваться так же, как их частицы трутся друг о друга, согласно команде (обратитесь к пункту 1 для концепции художника наэлектризованного марсианского пылевого дьявола ). Мы испытываем больше статического электричества в сухие дни, потому что молекулы воды получают заряд от электрифицированных объектов. Поскольку атмосфера Марса чрезвычайно сухая, ожидается, что заряд будет сильным, так как будет мало молекул атмосферной воды, способных украсть заряд из пылевых частиц. Однако, поскольку плотность марсианской атмосферы намного ниже, чем у Земли, электропроводность у поверхности Марса, как ожидается, будет в 100 раз выше. Поэтому для полной зарядки марсианского пылевого дьявола потребуется больше времени, поскольку повышенная атмосферная проводимость отводит заряд от частиц марсианской пыли.
На сегодняшний день ни один из роботизированных марсановских марсоходов и марсоходов, которые работали на марсианской поверхности, не испытывал никаких последствий этого явления, включая роверы Spirit и Opportunity. Однако более сложные земельные лаборатории, такие как Mars Science Laboratory (MSL), запуск которой запланирован на 2009 год, могут быть гораздо более чувствительными к электрическим помехам, чем предыдущие миссии. Таким образом, это исследование является ключевой ступенью для более совершенного исследования Марса с помощью роботов и людей.
Ожидается, что марсианские пыльные бури, которые могут охватить всю планету, также будут сильными генераторами электрических полей (пункт 3 показывает пыль, взвешенную в атмосфере Марса в результате деятельности марсианского пыльного дьявола и пыльной бури). Команда надеется измерить большую пыльную бурю на Земле и иметь инструменты для обнаружения атмосферных электрических и магнитных полей на будущих марсианских кораблях.
В группу входят исследователи из НАСА Годдарда, НАСА Гленна (Кливленд, Огайо), Лаборатории реактивного движения НАСА (Пасадена, Калифорния), Университета Аризоны (Тусон), Университета Калифорнии (Беркли), Института SETI (Маунтин-Вью, Калифорния) Университет Вашингтона (Сиэтл), Университет Мичигана (Энн Арбор) и Университет Дьюка (Дарем, Северная Каролина). Это исследование было частично финансировано Программой фундаментальных исследований НАСА «Марс», которая осуществляется в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
