RW Space

На Марсе впервые обнаружен радиосигнал молниевого разряда.

Находясь на орбите красной планеты, 21 июня 2015 года космический корабль НАСА MAVEN зафиксировал необычный электромагнитный сигнал. Теперь исследователи показали, что этот сигнал соответствует «свисту» — рассеянной радиоволне, образующейся, когда генерируемые молнией излучения проходят через ионосферу планеты.

Это открытие предполагает, что электрические разряды действительно происходят в недрах Марса. Марсианская атмосфера и то, как их радиоволны распространяются через плазму, подчиняются тем же физическим правилам, которые формируют сигналы молний на Земле.

Земля и Марс во многом похожи, но настолько различны, что ученые не могут быть уверены, что одни и те же явления происходят на обеих планетах, не говоря уже о том, что они управляются одними и теми же механизмами.

Возьмем, к примеру, молнию. Считается, что эти мощные зигзаги чистого электричества возникают, когда турбулентные условия в атмосфере толкают частицы вокруг, тру их друг о друга, чтобы генерировать заряд. В конце концов заряда накапливается так много, что его приходится разряжать.

Здесь, на Земле, молния сильнее всего связана с облаками водяного пара, но в атмосфере Марса воды очень мало.

Хорошая новость заключается в том, что влажность не требуется. Например, на Земле разряды молний свирепствуют в гигантских клубах пепла, извергаемых вулканами.

И только в прошлом году ученые объявили, что наконец-то обнаружили электрические разряды на Марсе, которые, вероятно, возникают из-за столкновений частиц песка в дикой пылевой погоде Красной планеты.

Свисток – это особый тип сигнала, излучаемого молнией. Когда ударяет молния, она излучает электромагнитное излучение – спектр, включающий свет – от очень низкочастотных радиоволн до рентгеновских лучей. Радиоволны самой низкой частоты в этом излучении могут распространяться вверх через ионосферу планеты, путешествуя как плазменные волны вдоль силовых линий магнитного поля.

Поскольку более высокочастотные волны распространяются быстрее, чем низкочастотные, сигнал распространяется во времени. При преобразовании в звук данных плазменных волн он издает нисходящий тон, похожий на отдаленный зов кита.

На видео ниже запечатлен пример свистов, генерируемых молниями во время извержения вулкана на Земле.

На Марсе нет глобального магнитного поля, поэтому маловероятно, что свисты могут распространяться там.

Однако на Марсе есть локализованные участки магнитного поля, сохранившиеся благодаря намагниченным минералам в его коре – своего рода окаменелый остаток магнитного поля, которое у него когда-то было.

Исследования, проведенные десятилетия назад, показали, что эти магнитные поля земной коры могут способствовать появлению свистунов.

MAVEN начала проводить наблюдения за Марсом в 2014 году, оснащенная набором инструментов, в том числе прибором для записи плазменных волн на нужных частотах.

Под руководством физика-атмосферника Франтишека Немеца из Карлова университета в Чехии группа ученых провела тщательное исследование. из 108 418 записей плазменных волн в поисках характерных черт свиста.

Удивительно, но они нашли один. Еще более удивительно то, что оно совпало с предсказаниями, сделанными десятилетия назад.

Единственное событие свиста было зарегистрировано над магнитным полем земной коры на высоте 349 километров (217 миль) на ночной стороне Марса. Последняя часть имеет решающее значение: под прямыми бликами Солнца ионосфера Марса сжимается, подавляя распространение плазменных волн.

Это событие было очень похоже на свисты на Земле. Она длилась около 0,4 секунды, постепенно уменьшаясь по частоте, и была примерно в 10 раз сильнее фонового шума.

Когда команда смоделировала магнитное поле Марса и плотность плазмы в этом регионе и объединила это с тем, сколько времени потребуется такому сигналу, чтобы пройти от поверхности, они получили почти идеальное совпадение.

Это также не была бы слабая молния. Несмотря на то, что измеренный сигнал был относительно слабым по сравнению с земными свистунами, когда исследователи учли потерю сигнала во время путешествия, предполагаемая энергия источника была бы сравнима с сильным разрядом молнии по земным стандартам.

Результат также показывает, почему больше таких сигналов не было обнаружено. Помимо того факта, что у нас очень мало орбитальных инструментов, контролирующих Марс по сравнению с Землей, условия должны быть абсолютно правильными: почти вертикальное магнитное поле на ночной стороне с достаточно слабой ионосферой, в которой могут распространяться плазменные волны.

По теме: НАСА впервые зафиксировало потрескивание молний на Марсе

Менее 1 процента снимков волн было зарегистрировано в регионах с правильной магнитной геометрией. Поэтому вам нужен мощный электрический разряд в определенном месте и в определенное время, а космический корабль с нужными приборами зафиксирует его прохождение в нужный момент.

Это означает, что вероятность того, что молнии на Марсе случаются чаще, чем мы знаем. Это само по себе довольно интересно – с некоторыми еще более захватывающими последствиями.

Некоторые эксперименты по происхождению жизни в лаборатории показали, что электрические разряды могут вызвать образование ключевых органических молекул – молниеносные процессы, которые, возможно, помогли запустить пребиотическую химию на ранней Земле.

Если подобные разряды происходят на Марсе, эти процессы станут еще одним фактором, который астробиологи могут учитывать при оценке того, были ли когда-либо на Красной планете условия, подходящие для жизни.

Исследование было опубликовано в журнале Science. Авансы.

«>