Ученые выяснили, чем могут быть вызваны молнии на Марсе
Стоячие электромагнитные волны — шумановские резонансы — на Марсе могут вызываться взаимодействием частиц пыли в пылевых бурях, создающих электрические поля, достаточные для возникновения молний, такой вывод сделали физики из НИУ ВШЭ, Института космических исследований и МФТИ в статье, опубликованной в журнале Icarus. Об этом 28 октября сообщает сайт «Год науки» Минобрнауки РФ.
Поскольку знания о марсианской атмосфере необходимы для успешных космических экспедиций на эту планету, то поведение частиц пыли и плазменно-пылевой системы над поверхностью Марса следует учитывать при планировании космических полетов.
Признаки шумановских резонансов на частотах 7,83 Гц, 14,1 Гц и 20,3 Гц были зарегистрированы в 2009 году во время марсианской пылевой бури радиотелескопом сети дальней космической связи НАСА.
Исследователи рассмотрели в своей статье роль пыли и пылевой плазмы в возбуждении на Марсе стоячих электромагнитных волн сверхнизких частот (ниже 100 кГц), названных шумановскими резонансами по имени австрийского ученого Отто Шумана, выполнившего исследование стоячих электромагнитных волн в резонаторе Земля — ионосфера.
На Земле шумановские резонансы, предположительно, вызывают грозовые разряды в сферической полости между поверхностью планеты и нижними слоями ионосферы. Профессор факультета физики НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией ИКИ РАН Сергей Попель рассказал:
«Молниевая активность связана со средней температурой на Земле. Наблюдения также подтверждают корреляцию между температурой и амплитудами шумановских резонансов на Земле. Эти данные стали опорой для наших исследований аналогичных явлений на Марсе».
Для Марса молнии в земном понимании нетипичны, так как отсутствуют облака из водяного пара, зато там распространены пылевые вихри — небольшие ураганы диаметром около 100 метров, длящиеся всего несколько минут. Их еще называют «пылевыми дьяволами».
Как полагают исследователи, зарядка пылевых частиц в атмосфере Марса имеет общие черты с тем, как это происходит в облаках вулканического пепла на Земле. Две частицы одинакового состава сталкиваются, и меньшая из них приобретает отрицательный заряд, а большая — положительный.
Сила тяжести приводит к тому, что более тяжелые частицы собираются в нижней части пылевых вихрей, а более легкие — в верхней части. Возникшее при этом разделение зарядов может вызвать электрический разряд — молнию.
Для того чтобы точно выяснить существование на Марсе шумановских резонансов, следует произвести измерения электрических полей на его поверхности. Однако орбитальные модули, зондирующие Марс, исследуют обычно верхние слои атмосферы Красной планеты, а нижний слой остается вне зоны мониторинга.
«В идеале, — поясняет Сергей Попель, — следует измерить амплитуду шумановских колебаний и понять, существует ли корреляция между изменением амплитуд шумановских резонансов и изменением интенсивности пылевых бурь на Марсе. Но для этого нужно очень чувствительное оборудование».
Исследователи надеются на второй этап миссии ExoMars, запланированный на вторую половину 2022 года, который может частично помочь ученым в их исследованиях.
