Ślady diabelskiego pyłu. Źródło zdjęcia: NASA / JPL. Kliknij, aby powiększyć
Ach, marsjańskie lato! Wreszcie dni są długie, tak jak na drogiej starej Ziemi. A dzienne wzloty wystrzeliwują aż do balsamicznej temperatury 20 ° C (68 ° F) od letniego nocnego minimum -90 ° C (-130 ° F), co oznacza, że ty i inni astronauci możecie rozgrzać swoje maszyny wcześniej, aby uzyskać dobry początek operacji wydobywczych.
Pyłowe diabły na Marsie tworzą się tak samo jak na pustyniach na Ziemi. „Potrzebujesz silnego ogrzewania powierzchni, aby ziemia mogła się cieplejsza niż powietrze nad nią”, wyjaśnia Lemmon. Podgrzewa się mniej gęste powietrze blisko ziemi, przebijając się przez warstwę chłodniejszego gęstszego powietrza powyżej; rosnące smugi gorącego powietrza i opadające smugi chłodnego powietrza zaczynają krążyć pionowo w komórkach konwekcyjnych. Teraz, jeśli wieje poziomy podmuch wiatru, „obraca komórki konwekcyjne po ich bokach, więc zaczynają wirować poziomo, tworząc pionowe kolumny - i rozpętać diabelskiego pyłu”.
Gorące powietrze unoszące się przez środek kolumny napędza wirujące powietrze coraz szybciej - wystarczająco szybko, aby zacząć zbierać piasek. Piasek przeszukuje ziemię, a następnie usuwa drobny pył z mąki, a centralna kolumna gorącego powietrza unosi się w górę, kurz kurzu. Gdy wiatry poziome zaczną przepychać diabelskiego pyłu po ziemi, uważaj!
„Gdybyście teraz stali obok łazika Ducha [w Kraterze Gusiewa] w środku dnia, moglibyście zobaczyć pół tuzina pyłu diabłów” - mówi Lemmon. Każdej marsjańskiej wiosny lub letniego dnia diabelskie pyły zaczynają pojawiać się około 10 rano, gdy ziemia się nagrzewa, i zaczynają zmniejszać się około 3 po południu, gdy ziemia się ochładza (słoneczny dzień Marsa 24 godziny 39 minut jest tylko o 39 minut dłuższy niż Ziemia). Chociaż dokładna częstotliwość i czas trwania marsjańskich diabłów pyłowych nie jest znana, zdjęcia z Mars Global Surveyor na orbicie ujawniają niezliczone wędrujące ślady na wszystkich szerokościach geograficznych planety. Te ślady przecinają powierzchnię, na której diabły pyłu odgarnęły luźny materiał powierzchniowy, aby odsłonić ziemię o różnych kolorach.
Co więcej, rzeczywiste diabły pyłu zostały sfotografowane z orbity - niektóre z nich mają od 1 do 2 kilometrów średnicy u podstawy i (z ich cieni) wyraźnie wznoszą się na wysokość od 8 do 10 km.
Tym, co intryguje Farrella ze ścigania diabelskich pyłów na pustyni w Arizonie, jest jednak dziwny fakt, że ziemskie diabelskie pyły są elektrycznie naładowane - i marsjańskie diabelskie pyły też mogą być.
Pyłowe diabły czerpią ładunek z ziaren piasku i pyłu ocierających się o siebie w trąbie powietrznej. Kiedy pewne pary różnych materiałów ocierają się o siebie, jeden materiał oddaje część swoich elektronów (ładunki ujemne) drugiemu. Taki rozdział ładunków elektrycznych nazywa się ładowaniem triboelektrycznym, a przedrostek „tribo” (wymawiane TRY-bo) oznacza „tarcie”. Ładowanie triboelektryczne sprawia, że włosy stają na głowie, gdy pocierasz balon o głowę. Pył i piasek, podobnie jak plastik i włosy, tworzą parę tribolelektryczną. (Kurz i piasek niekoniecznie są wykonane z tego samego materiału, zauważa Lemmon, ponieważ „pył może być wdmuchiwany z dowolnego miejsca”). Mniejsze cząstki pyłu mają tendencję do ładowania ujemnego, odbierając elektrony z większych ziaren piasku.
Ponieważ wznosząca się centralna kolumna gorącego powietrza, która napędza diabelskiego pyłu, unosi ujemnie naładowany pył w górę i pozostawia cięższy dodatnio naładowany piasek wirujący w pobliżu podstawy, ładunki zostają rozdzielone, tworząc pole elektryczne. „Na Ziemi za pomocą instrumentów mierzyliśmy pola elektryczne rzędu 20 tysięcy woltów na metr (20 kV / m)”, mówi Farrell. To orzeszki ziemne w porównaniu z polami elektrycznymi w burzach naziemnych, w których błyskawica nie miga, dopóki pola elektryczne nie wzrosną 100 razy - wystarczająco, aby zjonizować (rozdzielić) cząsteczki powietrza.
Ale zaledwie 20 kV / m „jest bardzo bliskie rozpadowi cienkiej marsjańskiej atmosfery”, zauważa Farrell. Co ważniejsze, marsjańskie diabły pyłu są o wiele większe niż ich ziemskie odpowiedniki, więc ich zgromadzona energia elektryczna może być znacznie wyższa. „Jak rozładowałyby się te pola?” On pyta. „Czy miałbyś marsjańską błyskawicę w pyłowych diabłach?” Nawet jeśli błyskawica zwykle nie występuje naturalnie, obecność astronauta, łazika lub siedliska może wywołać wyładowania włókienkowe lub lokalne wyładowanie łukowe. „Trzeba naprawdę uważać na zakręty, w których pola elektryczne mogą stać się bardzo silne” - dodaje. „Może chcesz zaokrąglić swój pojazd lub siedlisko.”
Farrell ostrzega również, że astronauci na Marsie powinni wziąć pod uwagę „ładunki radiowe, gdy naładowane ziarna uderzają w anteny bez drutu”. A po tym, jak diabelski pył przeminie i zniknie, trwałą pamiątką po jego przejściu będzie zwiększona przyczepność kurzu do skafandrów, pojazdów i siedlisk poprzez elektrostatyczne przyleganie - to samo zjawisko, które powoduje, że skarpetki sklejają się po wyciągnięciu z ubrania suszarka - utrudniająca czyszczenie przed ponownym wprowadzeniem siedliska.
Ponieważ marsjańskie diabelskie pyły mogą wznieść się na wysokość od 8 do 10 kilometrów, meteorolodzy planetarni uważają teraz, że diabły mogą być odpowiedzialne za rzucanie tak dużej ilości pyłu wysoko w marsjańską atmosferę. Co ważne dla astronautów, pył ten może przenosić ładunki ujemne również wysoko do atmosfery. Szarża gromadząca się na szczycie burzy może stanowić zagrożenie dla rakiety startującej z Marsa, tak jak to miało miejsce w przypadku Apollo 12 w listopadzie 1969 r., Kiedy wystrzelił z Florydy podczas burzy: wydmuch rakiety zjonizował się lub rozerwał cząsteczki powietrza, pozostawiając ślad naładowanych cząsteczek aż do ziemi, wyzwalając błyskawicę, która uderzyła w statek kosmiczny.
„Wcześni nawigatorzy morscy, tacy jak Columbus, rozumieli, że ich statki musiały być zaprojektowane na ekstremalne warunki pogodowe”, zauważa Farrell. „Aby zaprojektować misję na Marsa, musimy poznać ekstremum marsjańskiej pogody - a te ekstremalne wydają się mieć postać burz pyłowych i diabłów”.
Oryginalne źródło: NASA News Release
