Пылевые бури на Марсе представляют серьезную опасность. В то время как пыльные дьяволы происходят регулярно, пылевые бури случаются ежегодно и могут неделями покрывать территории размером с континент. Раз в три марсианских года (5,5 земных лет) штормы становятся настолько масштабными, что охватывают всю планету и продолжаются до двух месяцев. Эти бури играют немаловажную роль в динамических процессах, формирующих поверхность Марса. Но такие катаклизмы мешают исследованию Красной планеты — шторм 2018 года завершил миссию марсохода Opportunity.
Когда марсианские штормы становятся особенно сильными, трение между частицами пыли вызывает статическое электричество. Согласно исследованиям под руководством планетолога Алиан Ван из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, эта электризация может являться основной движущей силой марсианского цикла хлора. Основываясь на своем анализе, Ван и ее коллеги считают, что этот процесс может объяснить обнаружение марсоходами большого количества перхлоратов и других химикатов.
Доктор Ван возглавляла международную группу исследователей из Техасского технического университета, Делавэрского университета, Центра космических наук МакДоннелла (MCSS) и Оксфордского университета. Статья, описывающая их открытия, недавно появилась в Geophysical Research Letters. В ней Ван и ее коллеги продемонстрировали, как электрический разряд, вызванный пылевыми бурями, может быть ответственным за разложение хлоридных солей, образование атмосферного хлора и других находящихся на поверхности химических соединений (хлораты, перхлораты и карбонаты).
Важность хлора для Марса
На Марсе хлор считается одним из пяти «подвижных элементов». Остальными являются водород, кислород, углерод и сера. Подобно циклу воды на Земле, хлор переносится между поверхностью Марса и атмосферой в разных формах. Он существует в газообразной форме в атмосфере, в то время как отложения хлорида находятся на поверхности — они напоминают соляные залежи на Земле.
Отложения хлорида, вероятно, являются высохшими остатками соленой воды, когда-то существовавшей на поверхности. Есть теория, что они образовались в результате взаимодействия между поверхностью и атмосферой в амазонский период. Эта геологическая эра продолжается и в наши дни и, как полагают ученые, она началась с концом Гесперийского периода примерно 3 млрд лет назад, когда Марс все еще переходил от более теплой, влажной среды к сегодняшней мертвой и очень сухой.
Поскольку между поверхностью и атмосферой больше нет обмена, ученые задались вопросом, как могут быть связаны отложения хлора и хлорида в атмосфере. В своем новом исследовании Ван (сотрудник факультета MCSS) и ее коллеги продемонстрировали, что электрические разряды, вызванные пылевыми бурями, являются эффективным способом обмена хлора между поверхностью и воздухом. Вероятность того, что пылевые бури могут являться источником реактивной химии на Марсе, была впервые выдвинута во время миссий Viking 1 и Viking 2 в 1970-х годах.
Опыты на Земле показали, что когда электростатические разряды взаимодействуют с солями хлора в среде, богатой углекислым газом, например, в атмосфере Марса, высвобождается газообразный хлор и могут образовываться перхлораты и карбонаты. Это было доказано, когда команда подвергала разные обычные хлоридные минеральные соли электрическим разрядам в условиях, похожих на марсианские.
«Электризация трением — обычный процесс в нашей Солнечной системе. Но марсианская пыль является мощным источником накопления электрического заряда. Из-за тонкой атмосферы на Марсе накопленным электрическим полям гораздо легче разрушаться в виде электростатического разряда. На Марсе это в 100 раз легче, чем на Земле. При этом скорость реакции становится огромной. Важно, что выделение хлора при кратковременном процессе электростатического разряда составляет 1%. Ни один известный нам процесс не может этого сделать, особенно с таким количественно высоким высвобождением хлора», — рассказали ученые Вашингтонского университета.
Молнии на Марсе
Еще один интересный вывод из этого исследования показал, какими могут быть электростатические разряды на Марсе. По словам Ван, разряд не будет выглядеть как вспышка молнии на нашей планете. Он больше похож на свечение полярного сияния на Земле.
На сегодняшний день ни одна роботизированная миссия на Марсе не наблюдала электрического разряда во время пылевой бури. С орбиты такие молнии не видно, а на поверхности сфотографировать сияние не удается, поскольку марсоходы прекращают свою работу во время шторма.
Ранее мы сообщали о том, что Curiosity и Perseverance не способны обнаружить жизнь на Марсе.
По материалам Sciencealert.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
