Марс не умер, выбросы пылевых бурь продолжают переписывать химический облик Красной планеты | Новости технологий

Марс часто представляют как пустынную, мертвую красную планету, но на самом деле планета совсем не тихая. Марс — очень активный, даже электрически заряженный мир. Пылевые бури и пылевые циклоны почти каждый день меняют ландшафт на поверхности Марса, вызывая ряд удивительных физических и химических процессов. Новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, подробно рассматривает влияние этой пылевой электрической активности на марсианскую химию.

Когда мощные пылевые бури и пылевые циклоны проносятся по поверхности Марса, частицы пыли продолжают накапливать заряды во время интенсивного трения. Эта фрикционная электрификация особенно вероятно приведет к чрезвычайно высоким разностям потенциалов в среде низкого давления Марса, вызывая электростатические разряды (ESD), вызывающие электрическое разрушение изначально тонкой атмосферы. Хотя эти разряды не так впечатляющи, как молнии на Земле, они могут вызывать слабые и жуткие светящиеся явления. Что еще более важно, они вызовут серию электрохимических реакций и изменят химический состав марсианской поверхности и атмосферы.

Чтобы изучить это явление разряда, исследовательская группа из Вашингтонского университета построила две экспериментальные камеры для моделирования планет: PEACh (Камера планетарной среды и анализа) и SCHILGAR (Камера моделирования для мгновенного анализа газа). В этих устройствах исследователи успешно воспроизвели химические реакции, вызванные пылевыми трибоэлектрическими разрядами, и идентифицировали множество продуктов, в том числе летучие хлориды, активированные оксиды, переносимые по воздуху карбонаты и хлораты, типичные для Марса. В предыдущих исследованиях команда подтвердила, что электрические разряды, вызванные пылью, играют ключевую роль в «хлорном цикле» Марса. Широко распространенные отложения хлоридов на поверхности Марса являются реликтами древней соленой воды. Благодаря точному сбору материала и анализу баланса массы исследовательская группа обнаружила, что в условиях сухого и жаркого климата амазонского периода на Марсе электрохимических реакций, вызванных активностью пыли, было достаточно для образования карбонатов, (пер)хлоратов и летучего хлора, что соответствовало фактическим наблюдениям с орбитальных спутников, марсоходов и посадочных модулей.

▲ На этом концептуальном изображении показан современный глобальный цикл хлора (Cl) между поверхностью и атмосферой на Марсе, а также образование и переотложение карбонатных минералов в воздухе. В модели особенно подчеркивается, как изотопные сигналы (такие как изотопы хлора, кислорода и углерода) передаются с поверхности в атмосферу и обратно на поверхность и даже в землю во время электрохимических реакций, вызванных активностью пыли. Частицы пыли, трущиеся друг о друга, вызывают электростатические разряды (ESD). Эти разряды особенно эффективны в средах с низким давлением и становятся ключевым источником энергии для запуска электрохимических реакций. (Источник:НаукаПрямой）

В ходе исследования также был проанализирован изотопный состав хлора, кислорода и углерода в этих продуктах сброса и обнаружено значительное и последовательное истощение тяжелых изотопов. Команда предполагает, что активность марсианской пыли — это не просто поверхностное явление, а основной механизм, который глубоко влияет на химический цикл всей планеты. Продукты выбросов, вызванные пылью, перенесут обеднение тяжелых изотопов в атмосферу, а затем переотложатся обратно на поверхность или даже просачиваются в землю, образуя новое поколение поверхностных минералов. Это также успешно объясняет причину чрезвычайно низкого значения δ³⁷Cl (-51‰), измеренного марсоходом НАСА Curiosity на поверхности Марса, показывая, что долговременные электрохимические воздействия пыли приводят к постоянному истощению 3⁷Cl.

Это исследование также перекликается с недавним открытием Perseverance 55 событий электрического разряда, зарегистрированных в марсианских пылевых циклонах и пылевых бурях (опубликовано в журнале Nature), что еще раз подтверждает, что электрическая активность пыли действительно имеет место на Марсе. Что еще более важно, электрохимические явления такого типа могут существовать не только на Марсе. Молнии на Венере, действие высокоэнергетических электронов на Луне и внешних планетных системах могут вызвать подобные химические превращения. Это исследование не только раскрывает взаимодействие между современной атмосферой Марса и поверхностью, но также дает важные подсказки для других миров, где может возникнуть трибоэлектричество, таких как Венера и Титан.

(Эта статья написана Тайбэйский планетарий Перепечатано с разрешения; источник первого изображения:НАСА）

Дальнейшее чтение: