Beigazolódott: kialakulnak szikrák a Marsi légkörben

A Földön mindenki által ismert villámtevékenységről tudjuk, hogy a Szaturnuszon és a Jupiteren is jelen van. Azt, hogy a Marson is lehetnek légköri elektromos kisülések, az alapján sejtettük eddig, ami a földi porviharokban lejátszódik: a szélfútta szemcsék ütközése, érintkezése elektronok átadásával jár (triboelektromosság), majd a légáramlatokban a méretük alapján elkülönülő szemcsék a magukkal hordozott töltést is szétválasztják.

Eddig azonban a marsi kisüléseket nem sikerült detektálni. Korábban az volt az elképzelés, hogy kár is ilyesmit keresni, mivel a nagyon ritka marsi légkör átütési szilárdsága túl kicsi, és épp ezért nem lehet elég az erős elektromos mező ahhoz, hogy kisülés jöhessen létre.

Egy újonnan, a Nature folyóiratban publikált tanulmányban azonban arra jutott egy nemzetközi kutatócsoport, hogy ez nagyon is lehetséges, sőt, a hangjeleit 55 alkalommal sikerült detektálnia a Perseverance marsjárónak. A kutatók 28 órányi felvételt vizsgáltak át, amelyet a rover 2 marsi év (ez majdnem 4 földi évnek felel meg) során rögzített.

Mik is voltak ezeken a felvételeken?

Természetesen ne olyan hangot képzeljünk el, mint egy földi zivatarban a villámlást kísérő mennydörgésé, ilyesmire a ritka marsi légkörben nem kerülhet sor. A mikrofon olyan hangokat rögzített, ami nagyjából a sztatikus elektromos kisülésekre hasonlított. Olyasmi ez, mint amit a hosszabb hajúak egy pulcsit levetve hallanak, ahogy a pulcsi szálai a hajukkal érintkezve szikráznak kissé. Ezek a hangok egészen rövid ideig, az ezredmásodperc töredékéig tartottak csupán. (Érdemes tudni, hogy a ritka levegő sajátossága az is, hogy a hangok hamarabb lecsengenek.)

Ezeket a sercegő szikrahangokat egy elektromágneses impulzus is megelőzte azonban, amely a szikra keletkezésekor jött létre, de mivel fénysebességgel terjed, ez gyakorlatilag azonnal észlelhető. A marsi légkörben 240 méter per másodperc sebességgel terjedő hang ennél kissé később érkezik oda – ez jellegében olyasmi, mint itthon a villám és a mennydörgés közti időbeli eltérés.

Minden egyes szikrahangot megelőzött egy ilyen elektromágneses impulzus. Az impulzus annak köszönhetően került a felvételek közé, hogy a rover mikrofonjában van egy antennaként viselkedő vezetékszakasz, amiben a szikra elektromágneses impulzusa feszültséget indukált, ezt a jelet aztán a mikrofon erősítője fel is erősítette. Mivel a mikrofon a valódi hangokat is elektromos jellé alakítva rögzíti, ezért kerülhetett be ez a hangfájlok közé.

Így születtek a marsi szikrák

Marsi porvihar frontja

Forrás: ESA / DLR / FU Berlin

A marsjáró egyéb adatai és kameráinak felvételei segítettek abban, hogy kiderítsék, milyen körülmények közt alakultak ki ezek a szikrák. Az 55 azonosított eseményből 54 olyan alkalom során jött létre, amikor a rover erős széllel találkozott, ez akár egy-egy porviharban, akár – két alkalommal – a rover közelében elhaladó porforgatagban (ma divatos szóval porördögben) mozgó porszemcséknek köszönhetően. A szél hatására tömegesen felemelkedő por szemcséi ütközéseikkel hozzák létre a triboelektromos kisüléseket, amiket a rover érzékeny mikrofonja aztán képes volt észlelni és rögzíteni.

Egyik porvihar frontjának átvonulása során egymás után 31 kisülést detektált a Perseverance.

A felvételek arra nyújtanak kézzelfogható bizonyítékot, hogy a marsi légkör 15 kilovolt per méteres átütési küszöbértékét (a földi ennél kb. 200-szor nagyobb) meghaladó töltésszétválasztás zajlik egyes időjárási jelenségek során. E felfedezés megerősíti a korábbi gyanút: oda kell figyelni a marsi berendezések földelésére, illetve arra is, hogy például a roverek akár egy porforgatagban is elektromosan töltötté válhatnak.

A kutatók hozzátették, az 1971-es szovjet a Marsz-3 küldetés leszállóegységének hirtelen pusztulását akár egy kisülés is okozhatta, a leszállóegység a landolás után percekkel már nem tudott kommunikálni a keringő egységgel. Ez a szonda egy különösen nagy porviharban kényszerült landolni, és egészen esélyes, hogy ez lett a veszte.

Egy emberes küldetésnél akár a szkafanderek, akár a lakhelyek vagy műszerek elektronikáját is károsíthatja az efféle kisülés, így ezekre már jó előre fel kell készülni.

Az eredmények a marsi légkör kémiai tulajdonságairól is árulkodnak. Egy-egy ilyen „szikra” hozzájárulhat a perklorátok, a hidrogén-peroxid vagy az oxidatív gyökök képződéséhez. E vegyületek képesek lebontani a szerves anyagokat, vagy éppen átalakítják a talajfelszín kémiai jeleit.

A légkört leíró modellekben eddig a kérdés bizonytalansága miatt nem szerepelt a töltésszétválasztás vagy az elektromos kisülés, ezeket mostantól nyugodtan befoglalhatják a modellekbe. Különösen fontos az a felismerés is, hogy nagyon nagy szükség van olyan célirányos műszerre, ami kimondottan a marsi légköri elektromos tevékenységet méri és vizsgálja.