Почему марсианские молнии слабые и редкие

Согласно исследованию, если на Марсе существуют молнии, они могут быть менее энергичными и частыми, чем молнии на Земле, и все это из-за разреженного воздуха Красной планеты.

Ученые объявили о первой фиксации молнии на Марсе в 2009 году, после того как они изучили микроволновое излучение от пылевой бури 2006 года на красной планете, которая, как предположили исследователи, произошла от внезапных, огромных электрических разрядов.

Однако последующие исследования не смогли найти радио-свидетельства молнии в пыльных марсианских бурях, несмотря на пять лет данных, собранных европейским космическим кораблем Mars Express, и три месяца с телескопа Allen Telescope Array в Калифорнии.

Чтобы выяснить, почему удары молнии на Марсе редки, ученые сфокусировались на том виде молнии, которые могут порождать пылевые бури. Песчинки и другие частицы в этих штормах могут накапливать электрический заряд посредством «трибоэлектрического эффекта», того же эффекта, что и повседневное статическое электричество. Когда два объекта многократно сталкиваются или трутся друг о друга, поверхность одного материала может украсть электроны с поверхности другого, накапливая заряд.

В новом исследовании ученые экспериментировали с зернами базальта, темной вулканической породы, распространенной в коре Марса. Исследователи поместили сферические зерна шириной от 1 до 2 миллиметров на пластину, которая вибрировала в течение 30 минут, создавая трибоэлектрический заряд. Затем ученые извлекали зерна из отверстия в центре пластины и измеряли уровень электрического заряда.

Исследователи варьировали давление воздуха в камере, в которой проводился эксперимент, от 0,03 до 80 миллибар. Для сравнения, среднее атмосферное давление на Марсе составляет 6 миллибар, от менее 1 миллибара на самых высоких марсианских вулканических пиках до более 10 миллибар в глубоких долинах Красной планеты. На Земле среднее атмосферное давление составляет около 1000 миллибар на уровне моря.

Ученые обнаружили, что электрический заряд с трудом накапливается на зернах базальта при низких давлениях воздуха. В целом, электрический заряд на образцах при атмосферном давлении Марса был в пять раз меньше, чем при испытаниях с самым высоким давлением, и он был еще меньше по сравнению со средним атмосферным давлением на уровне моря на Земле. По сути, при атмосферном давлении Марса зарядка образцов работает меньше всего», - сказал ведущий исследователь Герхард Вурм, ученый-планетолог из Университета Дуйсбург-Эссен в Германии.

На Земле другие явления, такие как космические лучи из дальнего космоса или ультрафиолетовое излучение солнца, также могут помогать генерировать электрический заряд, необходимый для образования молнии. Однако, по словам Вурма, эти механизмы вероятно недостаточно сильны на Марсе для того, чтобы создавать там молнии.

Ученые подробно изложили свои выводы в октябрьском выпуске журнала Icarus за 2019 год.