کشف الکتریکی در مریخ! دانشمندان رعد و برق های کوچکی را که از ابرهای غبار روی سیاره سرخ می آیند، تشخیص می دهند
دانشمندان برای اولین بار رعد و برق های کوچکی را در مریخ شناسایی کردند – مشخص شد که آنها در اطراف مریخ نورد Perseverance ناسا تخلیه می شوند و از جبهه های طوفان گرد و غبار و شیاطین گرد و غبار در حال چرخش می آیند.
کشف تخلیه های الکتریکی یک معمای بزرگ مریخ را حل کرد، یعنی منشاء اکسیدان هایی مانند پراکسید هیدروژن در سیاره سرخ که در سیاره سرخ یافت شد. مریخ در سال 2003. این اکسیدان ها می توانند با مولکول های آلی واکنش دهند و به طور بالقوه علائم زیستی را از بین ببرند، در حالی که سایر واکنش های شیمیایی ایجاد شده توسط رعد و برق می توانند مولکول های آلی جدید تولید کنند.
باپتیست چید از Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie در تولوز به Space.com گفت: «این هیجان انگیز است. این یک میدان جدید برای اکتشاف مریخ باز می کند.
Chid تیمی را رهبری می کند مریخ نورد دانشمندان برای یافتن شواهدی از تخلیه الکتریکی پنهان در داده های غیرمنتظره ترین ابزار: ماندگاریمیکروفون از
تیم چید 55 رویداد الکتریکی را در 29 ساعت ضبط میکروفون در دو سال مریخی پیدا کردند. هر کدام از ضبط‌ها دارای امضای صوتی متفاوتی هستند. در ابتدا، یک انفجار الکتریسیته ساکن به نام موجی وجود دارد که کمتر از 40 میکروثانیه طول می کشد. پس از خروج بیش از حد، کاهش تصاعدی سیگنال به مدت حدود 8 میلی ثانیه، بسته به فاصله میکروفون از تخلیه به دنبال دارد. هم افزایش بیش از حد و هم افت بعدی صداهای آکوستیک واقعی نیستند: آنها ناشی از تداخل در الکترونیک میکروفون توسط میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط تخلیه هستند. قسمت بعدی صداهای ضبط شده صدای واقعی است. این به عنوان یک قله قوی دوم در سیگنال و به دنبال اوج های کوچکتر ظاهر می شود و اینها توسط یک موج شوک متوسط تولید شده توسط رعد و برق ایجاد می شوند.
این تخلیه های الکتریکی مانند ما رعد و برق های شاخه ای نیستند که از آسمان سقوط می کنند زمینزیرا مریخ رعد و برق ندارد زیرا آب جوی ندارد. درعوض، برای اینکه میکروفون تخلیه های الکتریکی را بشنود، باید بسیار نزدیکتر به مریخ نورد باشد.
در زمین، رعد و برق بیشتر به دلیل اصطکاک بین ذرات یخ در ابرها ایجاد می شود. در مریخ، اصطکاک بین ذرات غبار باعث تخلیه می شود. ما چیزی مشابه را در زمین در توده های آتشفشانی می بینیم.
با این حال، شرایط روی زمین و مریخ بسیار متفاوت است، همانطور که توسط “آستانه فروپاشی” مربوطه آنها مشهود است. این لحظه ای را توصیف می کند که ابرهای ذراتی که بار الکتریکی شده اند می توانند تخلیه شوند.
دانیل میچارد از دانشگاه کاردیف به Space.com گفت: «آستانه شکست در زمین بالاتر از مریخ است، و عمدتاً به دلیل فشار و همچنین ترکیب جو است. میچارد یک فیزیکدان است که رعد و برق را مطالعه می کند، اگرچه او عضوی از تیم مریخ نورد نیست و در این تحقیق شرکت نداشته است.
زمین عمدتاً نیتروژن-اکسیژن است جو و به خصوص در مریخ جو دی اکسید کربن عایق الکتریکی هستند، به این معنی که برای غلبه بر اثر عایق و تخلیه باید بار زیادی ایجاد شود. از آنجایی که فشار سطح زمین یک اتمسفر است، به این معنی است که یک جو بسیار عایق برای عبور صاعقه وجود دارد، بنابراین آستانه شکست بسیار زیاد است، سه مگا ولت در هر متر مربع. در مریخ، که فشار سطحی آن تنها 0.006 اتمسفر است، اتمسفر عایق کمتری برای غلبه بر تخلیه الکتریکی وجود دارد، بنابراین آستانه شکست بسیار کمتر است، حدود 15 کیلو ولت بر متر مربع.
میچارد، که تخلیه الکتریکی در مریخ را با شوک ساکنی که ممکن است از مالیدن یک بالون یا راه رفتن روی یک کف عایق شده به آن وارد شوید، می‌گوید: «پس این بدان معناست که ما عموماً انتظار داریم که رعد و برق در مریخ ضعیف‌تر از زمین باشد.
از 55 رویداد تخلیه شناسایی شده توسط میکروفون Perseverance، 54 مورد از آنها در طول 30٪ اول از شدیدترین بادهای ثبت شده در 29 ساعت رکورد رخ داده است. این به شدت پرتاب‌ها را به بادهای موضعی مرتبط می‌کند که می‌توانند گرد و غبار را به هوا ببرند، همانطور که معمولاً در مورد جبهه طوفان گرد و غبار وجود دارد. 16 مورد از رویدادها نیز همزمان با عبور شیاطین گرد و غبار از نزدیکی مریخ نورد بود – دورترین تخلیه الکتریکی اندازه گیری شده تنها 6.2 فوت (1.9 متر) از Perseverance تخمین زده شد. برخی از تخلیه ها ناشی از دانه های گرد و غبار در هوا بود، در حالی که تعداد انگشت شماری پس از برخورد با ذرات گرد و غبار موجود در هوا، در واقع بار الکتریکی بر روی مریخ نورد تا چندین کیلو ولت شارژ شد و سپس به زمین تخلیه شد.
با این حال، مریخ نورد و ابزار آن به خوبی در برابر تصادف الکتریکی محافظت می شوند. با این حال، چید و تیم مریخ نورد حدس می زنند که ماموریت مریخ 3 شوروی، که در طی یک طوفان گرد و غبار در سال 1971 بر روی مریخ فرود آمد و قبل از ناپدید شدن تنها 20 ثانیه فعال بود، ممکن است توسط تخلیه الکتریکی آسیب دیده باشد.
برای اطمینان از اینکه ماموریت‌های آینده کاملاً محافظت می‌شوند، خوانش‌های میکروفون می‌توانند طراحی مأموریت‌های آینده مریخ را راهنمایی کنند. اکنون که داده های کمی انرژی داریم [of the discharges]ما قادر خواهیم بود مشخصاتی را که در طراحی بردهای الکترونیکی قرار داده ایم تنظیم کنیم و به طور بالقوه محدودیت های جدیدی در لباس فضایی مورد نیاز برای فضانوردان خواهیم داشت.
تا کنون، تنها میکروفون شواهدی از جهش ها را دریافت کرده است. آیا دوربین های Perseverance به طور بالقوه می توانند فلاش های این رعد و برق ها را ضبط کنند؟
چید گفت: «تصویربرداری از دور ریخته‌ها دشوار خواهد بود. این تا حدی به این دلیل است که بسیاری از آنها در طول روز رخ می دهند که شیاطین گرد و غبار بیشتر فعال هستند، و آنهایی که در غیر این صورت به اندازه کافی روشن هستند می توانند توسط گرد و غبار پوشیده شوند. فلاش ها همچنین بسیار کوتاه خواهند بود و تنها میکروثانیه ها طول می کشند و بیشتر آنها تنها میلی متر طول خواهند داشت – بزرگترین پیچ ها آن پرتاب هایی از خود مریخ نورد هستند که چند ده سانتی متر طول می کشند تا به سطح سیاره سرخ برسند. گرفتن تخلیه های الکتریکی کوتاه و سریع نیاز به دوربینی با سرعت بالا و وضوح بالا دارد که در حال حاضر در مریخ نداریم.
میچارد گفت: «امیدواریم که دوربین‌های پیشرفته‌تر در نهایت به آنجا راه پیدا کنند. اگر دانشمندان سیاره‌شناسی بخواهند رعد و برق را با جزئیات بیشتری در آینده مطالعه کنند، این احتمال بیشتر است.
حتی در آن صورت هم آسان نخواهد بود. چید گفت: «ما واقعاً نمی دانیم دوربین را به کجا ببریم. “ما باید خیلی خوش شانس باشیم!”
رابطه صاعقه با اکسید کننده هایی مانند پراکسید هیدروژن از اهمیت بیشتری برخوردار است. از آنجا که چنین اکسیدان هایی می توانند با ترکیبات آلی واکنش دهند و آنها را از نظر شیمیایی تغییر دهند، وجود رعد و برق برای اختر زیست شناسانی که به دنبال نشانه های زیستی در سیاره سرخ هستند، مورد توجه است. در تئوری، مناطق با غلظت اکسیدان بالا باید فعالیت گرد و غبار و طوفان و در نتیجه تخلیه الکتریکی بیشتری را تجربه کنند. به عنوان مثال، فعالیت شیطان گرد و غبار در دهانه گوسف، جایی که مریخ نورد کاوشگر روح در سال 2004 فرود آمد، بیست برابر بیشتر از دهانه Jezero است، جایی که Perseverance است، در حالی که تقریباً هیچ فعالیت شیطان گرد و غبار در Elysium Planitia وجود ندارد. آیا این با توزیع اکسیدان‌ها در مریخ مطابقت دارد و آیا دانشمندان می‌توانند با فرستادن مأموریت‌هایی برای جستجوی حیات در مناطقی از مریخ که شیاطین غبار و طوفان‌های غبار زیادی را تجربه نمی‌کنند، شانس خود را برای یافتن امضاهای زیستی افزایش دهند؟
چید گفت: “این سوال خوبی است.” کمیت کردن میزان اکسیدان های تولید شده توسط این پدیده جدید گام بعدی خواهد بود که به آزمایش ها و مدل های آزمایشگاهی نیاز دارد.
در حالی که رعد و برق قبلاً در ابرهای غول های گازی شناسایی شده است مشتری و زحلاین اولین باری است که تخلیه الکتریکی در سیاره‌ای سنگی غیر از زمین شناسایی می‌شود. این احتمال وقوع پدیده های مشابه را افزایش می دهد زهره توسط غبار یا قمر زحل تیتان از طریق دانه های یخ
در همین حال، تخلیه‌های مریخ می‌تواند به طوفان‌های گرد و غبار کمک کند، زیرا الکتریسیته ساکن آستانه سرعت لازم برای بادها برای برداشتن ذرات گرد و غبار از سطح را در وهله اول کاهش می‌دهد و یک حلقه بازخورد مثبت از گرد و غبار ایجاد می‌کند که به جدا شدن از سطح کمک می‌کند، آن را بیشتر برق می‌دهد، که کمک می‌کند گرد و غبار بیشتری در هوا منتقل شود و غیره. به این ترتیب، الکتریسیته شدن غبار ممکن است نقش مهمی در چرخه گرد و غبار جهانی مریخ و در نتیجه آنچه برای آب و هوای مریخ می‌گذرد، ایفا کند.
با وجود هزاران طوفان گرد و غبار منطقه ای کوچکتر در مریخ، این بدان معناست که هزاران کیلومتر جبهه طوفان گرد و غبار برقی وجود دارد که می تواند با رعد و برق های کوچک ترقه بزند. شاید داستان تکان دهنده مریخ برقی شده هنوز تمام نشده باشد.
این تحقیق در 26 نوامبر در ژورنال منتشر شد طبیعت.
