从“红色星球”的新家园开始,美国宇航局的恒心漫游者可能很快就会看到超凡脱俗的灯光秀。
一项新的研究表明,当下一次季节性沙尘暴经过Jezero陨石坑(流动站于2月18日降落)时,流动站周围的空气可能会破裂,并由于带静电的尘埃粒子碰撞而发出紫光。
主要研究作者,俄勒冈大学的地质学家约书亚·门德斯·哈珀说,这些五颜六色的火花几乎肯定会太小且微弱,以至于不会对恒心或未来任何会升空火星的假想人构成威胁。然而,门德斯·哈珀说,火星上静电力的存在可能会对科学家如何理解红色星球的大气及其养育生命的潜力产生广泛的影响。
曼德斯·哈珀(MéndezHarper)在一封电子邮件中告诉Live Science:“小火花可能会催化化学物质的产生,从而可能[影响]有机物质的存在。” “最近的一篇论文表明,高氯酸盐(对许多生命形式有毒的化合物)可能是由小规模排放产生的。”
这项新研究将发表在3月的《伊卡洛斯》(Icarus)杂志上,旨在果断地回答一个已经在科学界席卷了半个世纪的问题:火星大气层中的高速风吹动的碰撞粒子能否碰撞电?
此过程称为摩擦带电-即由碰撞的粒子或表面的摩擦产生的电。在地球上,您可以通过在袜子上擦袜子,然后触摸金属门把手(k!),在卧室中产生小的摩擦电火花或静电。或者,对于更宏大的演示,您可以惊叹于爆发的火山的烟灰柱上的启示性闪电风暴-灰尘颗粒在空中碰撞的摩擦电结果。
但是,目前尚不清楚在火星上是否发生了摩擦带电。孟德斯·哈珀说,由于火星的大气压力比地球低得多,因此不可能在那里积聚强大的电荷。始于1970年代的研究试图通过在小型低压容器中摇动火山灰来模拟地球上的火星沙尘暴。有时,那些粒子(具有与火星尘埃相似的成分)会产生火花-但根据伊卡洛斯(Icarus)的新论文,这些研究可能存在根本性缺陷。
孟德斯·哈珀说:“这些工作并未考虑到模拟火星尘埃与包围它的实验容器之间相互作用所产生的带电可能性。” “这些容器通常具有截然不同的化学物质-塑料,金属或玻璃-可能会产生观察到的电效应。”
换句话说,在过去的研究中,观察到的火花实际上可能实际上是在灰尘颗粒和包围它的容器侧面之间,而不是在两个模拟的火星灰尘颗粒之间。这些容器是由火星上不存在的东西制成的,这意味着实验并没有真正告诉我们有关“红色星球”沙尘暴中发生的事情的任何信息。
孟德斯·哈珀(MéndezHarper)和他的同事们在他们的新研究中试图纠正这一实验性设计缺陷。
与先前的实验类似,该小组使用火山灰颗粒(来自墨西哥的锡特尔火山,该火山在大约1700年前爆发)来模拟火星尘埃颗粒,并将其封闭在模拟火星大气的条件下的玻璃管中。但是,与先前的实验不同,该团队使用二氧化碳射流将谷物搅拌成从未接触过容器壁的碰撞颗粒“喷泉”。
研究小组发现,即使这些尘埃颗粒没有与容器接触,碰撞的颗粒的确会产生小的摩擦电火花。那么,对于研究人员来说,这项研究为火星上的摩擦带电提供了第一个可靠的实验证据。
这些费用是什么样的?很难说。尽管研究人员以电子方式检测了火星尘埃喷泉中的震动,但他们并未发现碰撞产生的视觉效果。鉴于火星上的低气压,即使是最猛烈的沙尘暴也不太可能像陆地火山或雷云一样以闪电的形式波及。
孟德斯·哈珀说:“火星沙尘暴更有可能出现无数小火花,称为流光放电和辉光放电。” 这些小规模的电效应可能会导致火星尘埃云发出紫光。在地球上,当船的桅杆刮过强电场时,水手有时会看到类似的辉光-被称为圣埃尔莫大火。
MéndezHarper说,当下一次沙尘暴扫过Jezero陨石坑时,恒心漫游者也许能够获得火星上现象的第一个视觉证据,甚至可能更快。
“珀西”号装备了一架名为Ingenuity的小型直升机;孟德斯·哈珀说,当直升机起飞或降落时,其旋转的桨叶可能会搅动足够的灰尘,从而在流动站附近“产生可见的排放物”。
如果看到它,不要感到震惊。