|
Пылевые бури на Марсе создают электрозаряды
|
|
|
|
Новое исследование, проведенное докторантом Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH), входящего в систему Университета Алабамы, предполагает, что глобальные пылевые бури на Марсе могут организовывать марсианскую атмосферу в области, благоприятные для электрической активности, увеличивая потенциал электростатических разрядов, которые могут повлиять на миссии на красную планету, вмешиваясь в работу электроники, вызывая искрение между проводящими поверхностями и повреждая открытые научные приборы и системы космических аппаратов. Исследование, проведенное Чали Идоса Уга, аспирантом третьего года обучения на кафедре космических наук UAH, опубликовано в журнале The Planetary Science Journal.
|
|
|
|
Работа посвящена глобальной пылевой буре 34-го марсианского года, событию, охватившему всю планету и произошедшему на Марсе в 2018 году. Это одно из наиболее хорошо изученных марсианских погодных явлений, поскольку его одновременно наблюдали несколько орбитальных аппаратов и марсоходов. Исследование Уги было сосредоточено на том, могут ли подобные события создавать условия, при которых электрические поля могут накапливаться до уровней, благоприятных для электрического пробоя в локализованных областях нижней атмосферы. Научным руководителем исследователя был доктор Гэри Занк, директор Центра космических плазменных и аэрономических исследований (CSPAR) Университета Алабамы в Хантсвилле, и доктор Деннис Галлахер из Космического центра имени Маршалла НАСА.
|
|
|
|
|
|
|
«На Марсе нет гроз в земном смысле, но там есть интенсивные пылевые бури в разреженной атмосфере из углекислого газа», — объясняет Уга. «Во время таких событий пыль поднимается, переносится и перемешивается в нижней атмосфере, создавая условия, при которых столкновения пылевых частиц могут разделять электрический заряд, в то время как слабопроводящая атмосфера может позволить этому заряду сохраняться».
|
|
|
|
Электризованная пыль как опасность для миссии
|
|
|
|
Исследование также подчеркивает потенциальные последствия для будущих миссий на Марс, которым, возможно, потребуется учитывать электростатическую обстановку во время пылевых бурь.
|
|
|
|
«Для будущих исследований Марса наше исследование предполагает, что крупные пылевые бури следует оценивать не только как атмосферные, тепловые и опасные с точки зрения видимости факторы, но и как структурированные электростатические среды», — отмечает Уга. «Мы не оцениваем количественно риск для конкретного космического аппарата, среды обитания, прибора или системы связи. Мы показываем, что во время глобальной пылевой бури 34-го марсианского года в нижних слоях атмосферы образовались локализованные и зависящие от высоты области, где могло сохраняться разделение зарядов, а смоделированные электрические поля приблизились к условиям, благоприятным для пробоя».
|
|
|
|
«Условия, благоприятные для пробоя» означают, что электрическое поле в атмосфере стало достаточно сильным, чтобы приблизиться к точке, где может произойти электрический разряд (например, искра или молния). Уга подчеркивает, что исследование не было направлено на утверждение об обнаружении молний на Марсе, а на понимание физических условий, которые могли бы позволить возникнуть электрическим процессам.
|
|
|
|
«Глобальная пылевая буря 34-го марсианского года предоставила исключительную возможность изучить эту проблему в реалистичных планетарных условиях», — говорит исследователь. «Вместо того чтобы просто спрашивать, есть ли на Марсе молнии, я хотел ответить на более точный и научно полезный вопрос: когда и где глобальная пылевая буря создает атмосферные условия, необходимые для сильных электрических полей и возможного электрического пробоя?»
|
|
Влияние на обитаемость
|
|
|
|
Исследование имеет значение для того, как ученые представляют себе химию и обитаемость Марса. «Если в таких регионах происходит электрический пробой, это может изменить локальную реакционную среду пылевой атмосферы Марса, состоящей из углекислого газа», — говорит исследователь. «Это важно, потому что химическое состояние приповерхностной атмосферы влияет на то, как мы интерпретируем окислители, химию, связанную с перхлоратами, и сохранение органических молекул — ключевые вопросы при оценке обитаемости».
|
|
|
|
Уга добавил, что электростатические эффекты могут влиять на то, как пыль взаимодействует с системами и приборами космического аппарата. «Этот результат важен для операций на поверхности, поскольку электростатический заряд может изменить взаимодействие пыли с открытыми системами миссии. В условиях сильного шторма заряженная пыль может вести себя не только как механическое загрязнение, но и как часть электрической среды вблизи поверхности, влияя на адгезию пыли к материалам, осаждение пыли на чувствительных поверхностях, стабильность приборов и накопление заряда».
|
|
От моделей до марсианских испытаний
|
|
|
|
В этом месяце результаты исследований Уги были отмечены на конференции Национального научного фонда 2026 года «Взаимодействие, энергия и динамика атмосферных регионов» (CEDAR) в Де-Мойне, штат Айова, мероприятии, которое объединяет исследователей, изучающих верхнюю атмосферу Земли, ионосферу, термосферу и их взаимодействие с космической погодой. Презентация аспиранта получила почетную награду.
|
|
|
|
Заглядывая в будущее, Уга говорит, что следующим шагом станет сопоставление результатов моделирования с лабораторными исследованиями и будущими наблюдениями за Марсом.
|
|
|
|
«Будущее этого исследования заключается в переходе от диагностики мест, где марсианские пылевые бури становятся электрически благоприятными, к проверке того, вызывают ли эти условия измеримые электрические эффекты в реальной атмосфере. Наше исследование предоставляет основанную на физических принципах структуру, которая связывает пылевую нагрузку, структуру атмосферы, турбулентность, проводимость, релаксацию заряда и благоприятность пробоя во время глобальной пылевой бури.
|
|
|
|
Следующим шагом является укрепление этой структуры с помощью лабораторных экспериментов, улучшенного моделирования атмосферно-электрических процессов и будущих наблюдений в рамках миссии, способных проверить, соответствуют ли предсказанные моделью электрически благоприятные области обнаруживаемым сигналам».
|
|
|
|
Источник
|
