Staubpartikel in der Marsatmosphäre können statische Elektrizität erzeugen, aber nicht genug, um die Rover zu gefährden
Blitze sind eine der stärksten Kräfte der Natur. Bis zu 1 Milliarde Volt Strom können in weniger als einer Sekunde in einen Schlag fließen. Ein so großer Energieaufbau kann sogar durch eine relativ einfache Ursache erzeugt werden – zwei aneinander reibende Partikel. Ein Team bei der Universität von Oregon hat nun untersucht, ob diese einfachen Wechselwirkungen Blitze an einem Ort auslösen könnten, den sie zuvor noch nicht gesehen haben – auf dem Mars.
Die einfache Antwort auf diese Frage ist, dass es auf dem Mars bei Staubstürmen oder anderen Ereignissen mit viel herumfliegendem Staub einige „Blitze“ geben wird, aber sie werden nicht annähernd das Ausmaß der Stürme erreichen, die auf der Erde zu sehen sind. Atmosphäre des Mars ist zu dünn, um die Art von Spannungen zu halten, die erforderlich sind, um die dramatischen Blitzeinschläge zu erzeugen, die auf der Erde üblich sind.
UT Video, in dem die Knappheit der Atmosphäre auf dem Mars diskutiert wird.
Allerdings wird es noch viel kleiner elektrische Entladung Veranstaltungen. Sie können bei bestimmten Wellenlängen sogar aus nächster Nähe sichtbar sein, da Staubstürme ohne direkte Sonneneinstrahlung ein schwaches Leuchten abgeben können. Dieses Leuchten wird hauptsächlich in Form von Radiowellen vorliegen, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind.
Viele Forscher haben bereits versucht, die elektrische Aktivität der Marsatmosphäre zu modellieren. Das Team von UO ging einen anderen Weg und berücksichtigte viele Variablen, die frühere Bemühungen durcheinander brachten. Sie verwendeten einen einfachen Glaszylinder mit Staubpartikeln darin. Sie legten jedoch Wert darauf, zwei unterschiedliche Überlegungen zu berücksichtigen, die andere Experimente nicht taten.
Die gelb-weiße Wolke in der unteren Mitte dieses Bildes ist ein „Staubturm“ des Mars – eine konzentrierte Staubwolke, die Dutzende von Meilen über der Oberfläche aufsteigen kann. Die blau-weißen Plumes sind Wasserdampfwolken. Dieses Bild wurde am 30. November 2010 vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA aufgenommen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Zuerst luden sie den Zylinder selbst elektrisch auf, damit er den im Experiment verwendeten Staub abweist. Der Zylinder selbst war relativ klein – 10 cm im Durchmesser und 20 cm lang. In der Vergangenheit hatten Forscher Staub mit dem Glaszylinder in Kontakt gebracht, der sich mit keinem Material auf dem Mars selbst unterschied. Es gab Bedenken, dass die Möglichkeit, mit Materialien außerhalb des Mars in Kontakt zu treten, die Ergebnisse der Studie beeinflussen könnte.
Eine weitere Herausforderung für frühere Experimente war die Verwendung von Gestein, das dem auf dem Mars gefundenen ähnlich genug war. Joshua Méndez Harper, ein Forschungsingenieur und Autor des Artikels, hatte relativ einfachen Zugang zu der Art von vulkanischem Gestein, das dem auf dem Mars ähnelt, da er in der Vulkanologieabteilung von UO arbeitet.
Grafik des Testaufbaus zur Isolierung des Marsmaterials.
Quelle: Méndez Harper et al.
Die Kombination von nur dem Mars-Analogmaterial im Zylinder sowie die Isolierung von angrenzendem Nicht-Mars-Material bedeutet, dass die Forscher die Umgebung auf dem Mars bisher am ehesten elektrisch modelliert haben.
Der Knackpunkt, warum die Marsatmosphäre die großen Blitzeinschläge auf der Erde nicht unterstützen würde, ist die Knappheit ihrer Atmosphäre. Die elektrischen Felder, die die spärliche Marsatmosphäre aushalten kann, betragen etwa zwanzigtausend Volt pro Meter, verglichen mit drei Millionen Volt pro Meter in der viel dichteren Atmosphäre der Erde.
Luftglühen (zusammen mit einem Blitz-Sprite) ist in diesem Bild der Erde von der Internationalen Raumstation aus sichtbar. Bildnachweis: NASA
Da Blitze ein Zusammenbruch der Atmosphäre selbst sind, ist der Blitz umso spektakulärer, je höher das elektrische Feld ist, dem er ausgesetzt ist. Bei den Belastungen, denen die Marsatmosphäre ausgesetzt ist, unterstützt sie wahrscheinlich nur kleine elektrostatische Entladungen, ähnlich denen, die Sie im Winter erleben würden, wenn Sie Ihre Socken über einen Teppich reiben und einen metallischen Türknauf berühren.
Das sind tatsächlich gute Nachrichten für die derzeitigen Bewohner des Mars – Rover wie Ausdauer und Neugier kann den kleinen elektrischen Entladungen widerstehen, die von der Marsatmosphäre zugelassen werden. Bei größeren Entladungen könnte der leitfähige Rahmen der Rover wie ein Blitzableiter wirken, mit weniger als idealen Folgen für die Rover selbst.
UT Video über Staubstürme auf dem Mars.
Das Fehlen von Blitzen könnte sich auch auf die längerfristige Kolonisierung auswirken, wobei jedoch noch unklar ist, welche Auswirkungen dies haben könnte. Darüber hinaus spielt Blitze eine Rolle bei der Bildung organischer Verbindungen. Bisher ist nicht klar, ob auch die dichtere Marsatmosphäre der Vergangenheit in der Lage war, die hochenergetischen Blitze zu unterstützen, die zur Bildung dieser organischen Verbindungen erforderlich sind.
Im Moment können wir sehr wahrscheinlich sagen, dass Ausdauer und die anderen Rover auf der Oberfläche nicht der Brennpunkt eines sichtbaren Gewitters sein werden. Aber wenn Sie mit der richtigen Ausrüstung genau hinschauen, können Sie möglicherweise ein schwaches Leuchten um sie herum erkennen.
Erfahren Sie mehr:
UO – Mars-Rover sicher vor Blitzeinschlägen, neue UO-Forschungsergebnisse
NSF – Mars-Rover sicher vor Blitzeinschlägen, Forschungsergebnisse
UT - Blitze auf dem Mars entdeckt
Ikarus – Detektion von Funkenentladungen in einem bewegten Mars-Staubsimulanz isoliert von Fremdoberflächen
Leitbild:
Neugier Rover-Selfie.
Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / MSSS