Źródło zdjęcia: NASA
Naukowcy odkryli wskazówki, że diabelskie pyły na Marsie mogą mieć pola elektryczne wysokiego napięcia, na podstawie obserwacji ich ziemskiego odpowiednika. Te badania wspierają wizję NASA dotyczącą eksploracji kosmosu, pomagając zrozumieć, jakie wyzwania środowisko marsjańskie stwarza dla odkrywców, zarówno robotycznych, jak i ostatecznie ludzkich.
NASA i badacze uniwersyteccy odkryli, że diabelskie pyły na Ziemi mają nieoczekiwanie duże pola elektryczne, przekraczające 4000 woltów na metr (stocznię), i mogą również generować pola magnetyczne. Podobnie jak detektywi ścigający podejrzanego, naukowcy przyczepili instrumenty do ciężarówki i ścigali się przez pustynie w Nevadzie (2000) i Arizonie (2001), przejeżdżając przez diabelskie pyły, aby uzyskać swoje pomiary w ramach atmosfery marsjańskiej i pyłu w optyce i radiu (MATADOR). Obserwacje w Arizonie obejmowały również stały obóz podstawowy z pełnym zestawem instrumentów meteorologicznych (patrz punkt 2, aby zobaczyć kampanię w Arizonie).
Diabły pyłu są jak miniaturowe tornada, o szerokości około 10 do 100 metrów, z wiatrami o prędkości od 20 do 60 mil na godzinę (od 32 do 96 km / h) wirującymi wokół gorącej kolumny wznoszącego się powietrza. „Diabelskie pyły są powszechne na Marsie, a NASA interesuje się nimi, a także innymi zjawiskami, które mogą być uciążliwe lub stanowić zagrożenie dla przyszłych odkrywców ludzi” - powiedział dr William Farrell z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD. „Jeśli Martian pyły diabelskie są silnie zelektryfikowane, jak sugerują nasze badania, mogą powodować wzrost rozładowania lub wyładowania łukowego w marsjańskiej atmosferze pod niskim ciśnieniem, zwiększoną przyczepność pyłu do skafandrów i sprzętu kosmicznego oraz zakłócanie komunikacji radiowej. ” Misje NASA Mars Testbed w nadchodzącej dekadzie mogą być w stanie zbadać, czy tak jest. Farrell jest głównym autorem artykułu na temat tych badań opublikowanego w Journal of Geophysical Research 20 kwietnia.
„Złożone ślady, generowane przez wielkie marsjańskie diabelskie pyły, są powszechnie spotykane w wielu regionach Marsa, a kilka diabelskich pyłków zostało sfotografowanych podczas przeszukiwania powierzchni”, powiedział główny badacz MATADOR dr Peter Smith z University of Arizona (Tucson). „Te marsjańskie diabelskie pyły przewyższają ziemskie od 5 do 10 metrów i mogą mieć ponad 500 metrów średnicy i kilka tysięcy metrów wysokości. Wzorce torów zmieniają się z sezonu na sezon, więc te ogromne rury pyłowe muszą być dużym czynnikiem w transporcie pyłu i mogą być odpowiedzialne za erozję form terenu ”.
„Dwa składniki, obecne zarówno na Ziemi, jak i na Marsie, są niezbędne do powstania diabła pyłu: wznoszące się powietrze i źródło rotacji” - powiedział dr Nilton Renno z University of Michigan, członek zespołu badawczego, który jest ekspertem w płynnej dynamice pyłowych diabłów. „Uderzenie wiatru, takie jak zmiana kierunku i prędkości wiatru wraz z wysokością, jest źródłem rotacji. Silniejsze ulepszenia mogą potencjalnie wytwarzać silniejsze diabelskie pyły, a większe ścinanie wiatru powoduje większe diabelskie pyły ”.
Cząsteczki pyłu zostają zelektryfikowane w diabelskich pyłach, gdy ocierają się o siebie, gdy są przenoszone przez wiatry, przenosząc dodatni i ujemny ładunek elektryczny w taki sam sposób, w jaki gromadzisz elektryczność statyczną, gdy tasujesz po dywanie. Naukowcy sądzili, że w diabelskich pyłach nie będzie wysokiego pola elektrycznego o dużym napięciu, ponieważ ujemnie naładowane cząstki byłyby równomiernie zmieszane z dodatnio naładowanymi cząsteczkami, więc ogólny ładunek elektryczny w diabelskim pyłu byłby w równowadze.
Jednak obserwacje zespołu wskazują, że mniejsze cząstki zostają naładowane ujemnie, podczas gdy większe cząstki zostają naładowane dodatnio. Wiatry diabelskiego pyłu przenoszą małe, ujemnie naładowane cząsteczki wysoko w powietrze, podczas gdy cięższe, dodatnio naładowane cząstki pozostają w pobliżu podstawy diabelskiego pyłu. To rozdzielenie ładunków wytwarza duże pole elektryczne, takie jak dodatnie i ujemne zaciski akumulatora. Ponieważ zelektryfikowane cząstki są w ruchu, a pole magnetyczne jest tylko wynikiem przemieszczania się ładunków elektrycznych, diabeł pyłu generuje również pole magnetyczne.
Jeśli ziarna pyłu marsjańskiego mają różne rozmiary i kompozycje, diabelskie pyły na Marsie powinny zostać zelektryfikowane w taki sam sposób, jak ich cząstki ocierają się o siebie, według zespołu (patrz punkt 1, aby zapoznać się z koncepcją artysty na temat zelektryfikowanego diabelskiego pyłu marsjańskiego) ). W dni suche doświadczamy więcej elektryczności statycznej, ponieważ cząsteczki wody pobierają ładunki z naelektryzowanych obiektów. Ponieważ marsjańska atmosfera jest wyjątkowo sucha, oczekuje się, że ładunek będzie silny, ponieważ będzie niewiele atmosferycznych cząsteczek wody do kradzieży ładunku z ziaren pyłu. Ponieważ jednak gęstość marsjańskiej atmosfery jest znacznie mniejsza niż na Ziemi, oczekuje się, że przewodnictwo elektryczne na powierzchni Marsa będzie 100 razy wyższe. Diabelski pył marsjański potrzebuje zatem pełnego naładowania na dłużej, ponieważ zwiększona przewodność atmosferyczna odciąża ładunek od ziaren pyłu marsjańskiego.
Do tej pory żaden z robotycznych lądowników i łazików marsjańskich, które działały na powierzchni Marsa, nie doświadczył żadnych konsekwencji tego zjawiska, w tym łazików Duch i Okazja. Jednak bardziej złożone laboratoria lądowe, takie jak Mars Science Laboratory (MSL), które mają zostać uruchomione w 2009 r., Mogą być znacznie bardziej wrażliwe na zakłócenia elektryczne niż poprzednie misje. Jako takie, badania te są kluczowym krokiem do bardziej zaawansowanej robotycznej i ludzkiej eksploracji Marsa.
Oczekuje się, że marsjańskie burze piaskowe, które mogą objąć całą planetę, będą silnymi generatorami pól elektrycznych (pozycja 3 pokazuje pył zawieszony w marsjańskiej atmosferze w wyniku działania diabelskiego pyłu marsjańskiego i burzy piaskowej). Zespół ma nadzieję zmierzyć wielką burzę piaskową na Ziemi i mieć instrumenty do wykrywania atmosferycznych pól elektrycznych i magnetycznych na przyszłych lądownikach Marsa.
Zespół obejmuje naukowców z NASA Goddard, NASA Glenn (Cleveland, Ohio), NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornia), University of Arizona (Tucson), University of California (Berkeley), SETI Institute (Mountain View, Kalifornia) , University of Washington (Seattle), University of Michigan (Ann Arbor) i Duke University (Durham, Karolina Północna). Badania te były częściowo sponsorowane przez NASA Mars Fundamental Research Program, który jest prowadzony poza siedzibą NASA w Waszyngtonie.
Oryginalne źródło: NASA News Release
