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研究发现,火星咪咕天堂漫游车不受雷击

天文学与空间 2022-07-28 00:01:12

作者吉姆·巴洛,俄勒冈大学 信用:NASA 如果俄勒冈大学实验室的小瓶实验是准确的,碰撞火星尘埃颗粒的摩擦力不太可能产生大的电风暴,也不太可能威胁到新抵达的探测车,或者最终威胁到人类游客

自从维京着陆器和后来的轨道器在火星上探测到淤泥、粘土、风吹的河床和尘暴以来的50年里,科学家们一直担心巨大的雷电风暴的可能性,以及由地球上主要是玄武岩的岩石p制品产生的静电是否会损坏车辆或人类的防护装备

在《伊卡洛斯》杂志上,一个UO团队报告说,由尘埃粒子相互接触引起的摩擦确实可能在地球表面和大气中产生放电,但任何由此产生的火花都可能很小

这种担忧在美国国家航空航天局新的火星任务中再次出现,该任务成功地将“毅力”漫游者和“独创性”机器人直升机放在了红色星球上

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在火山学家约瑟夫·达菲克的实验室里,研究人员使用了一个垂直玻璃管,其大小相当于一个直径约4英寸、长度约8英寸的水瓶

在里面,他们旋转火山灰作为火星尘埃的替代品,进行了一系列实验,避免了妨碍早期研究的陷阱

他们确定,考虑到火星大气支持的微弱电场,大约每米2万伏,放电可能很小

地球科学部俄勒冈火山学中心的研究工程师约书亚·门德斯·哈珀说,相比之下,地球的大气层可以承受高达每米3兆伏的电场,产生壮观的闪电风暴,这在美国东南部很常见,有时甚至是致命的

门德斯·哈珀说:“我们和我们之前的其他人的实验表明,在火星上,当你搅动沙子或灰尘时,很容易产生火花。”

“然而,即使是在大型沙尘暴或尘暴中,也很难获得非常大的放电或常规闪电,因为火星大气不善于储存电荷

" 这种摩擦过程在地球上以更简单的方式体验——在袜子滑过地毯后触摸门把手,或者在人类头发上摩擦后将气球贴在窗户上

门德斯·哈珀说,火星尘暴在黑暗条件下滚动穿过火星干燥的地形时,可能会闪闪发光、噼啪作响或微弱发光

然而,放电可能很小,只能用它们在近距离发射的无线电波来探测

之前的实验没有定论,因为粒子以某种方式旋转,使它们与测试外壳的壁接触

一些实验使用了火星上没有的物质颗粒

这种接触可能产生了火星尘暴所没有的电荷

门德斯·哈珀、杜菲克和罗格斯大学的博士后研究员乔治·麦克唐纳利用玻璃管避开了墙壁暴露的限制

他们通过碰撞大约2000年前墨西哥锡特尔火山喷发的玄武质火山灰颗粒产生摩擦电荷

密封管道中的碰撞发生的速度预计在火星微风中,粒子远离外壁,在8毫巴二氧化碳的加压大气压力下,类似于火星表面的情况

项目中使用的火山岩类似于火星玄武岩,探路者号和火星探测漫游者号任务中的漫游者探测到了这种玄武岩,美国宇航局喷气推进实验室开发了类似的尘埃

作为对比,研究人员还允许粒子接触火星上预期条件以外的表面

这产生了火花,但极性不同于新实验

“我们有兴趣继续这项工作,因为火星新任务的数量和约束观测的潜力,”UO的格温和查尔斯·利利斯主席兼俄勒冈火山学中心主任杜菲克说

他说:“量化充电和放电行为对大气中灰尘的传输有影响,长期以来人们一直在研究如何调节化学反应,包括合成有机化合物。”

新的实验表明,火星上的放电能量很低,这意味着这些效应不太可能影响机械操作,杜菲克说

然而,杰零陨石坑似乎经常在秋季和冬季经历沙尘暴

麦克唐纳说,这可能为新部署的探测车对静电现象的初步观察提供了机会

其任务的目标之一是评估过去的环境条件

有证据表明,在过去,更丰富的大气会对地球的电环境产生影响,并随着时间的推移而发生变化

“这项研究的最大收获是,火星可能是一个电活跃的地方,尽管在某些方面与地球大不相同,”杜菲克说

“即使颗粒不与其他表面摩擦,模拟火星尘埃也很容易充电到放电点,这一事实表明,未来的科学家可能会发现一个被静电以微妙的方式改变的世界

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