Sonda MAVEN w roli głównej
Dane pochodzące z ponad 108 000 pomiarów fal elektromagnetycznych w marsjańskiej jonosferze zostały poddane szczegółowej analizie przez zespół badawczy kierowany przez fizyka atmosferycznego Františka Němca z Uniwersytetu Karola w Czechach. Tylko jedna z tych analiz wykazała wyraźny sygnał, za sprawą którego pojawiły się fale radiowe o charakterystycznej dyspersji częstotliwości. Na Ziemi i innych planetach są one bezpośrednio związane z wyładowaniami elektrycznymi w atmosferze.
Czytaj też: Polacy sprawdzili Marsa i dostrzegli nieprawidłowości. Pod powierzchnią coś się działo
Ten tzw. whistler to niskoczęstotliwościowa fala radiowa, która powstaje, kiedy impuls elektryczny – najczęściej błyskawica – generuje energię rozchodzącą się wzdłuż linii pola magnetycznego planety. Na Ziemi sygnały takie są dobrze znane i stanowią standardowy sposób potwierdzania istnienia burz z piorunami. Marsowy sygnał trwał około 0,4 sekundy i obejmował częstotliwości sięgające do 110 Hz, co jest bardzo podobnym zachowaniem do tego, co obserwuje się w ziemskich warunkach.
Detekcja tego sygnału była jednak trudna i wyjątkowa z kilku powodów. Planeta nie posiada globalnego pola magnetycznego takiego jak Ziemia. Ma jedynie lokalne pola magnetyczne w fragmentach skorupy skalnej, szczególnie silne na południowej półkuli – i właśnie w takim rejonie mogło dojść do propagacji fal z powierzchni ku sondzie orbitalnej. Po drugie pomiar został wykonany po nocy na Marsie, kiedy jonosfera jest bardziej przejrzysta dla tego typu fal oraz w okolicach o odpowiedniej orientacji lokalnego pola magnetycznego, co pozwoliło falom dotrzeć na wysokość orbity MAVEN.
Whistler na Marsie, czyli aktywność, jakiej do tej pory nie widziano na Czerwonej Planecie
Choć odnaleziona fala jest pojedynczym wydarzeniem, jej identyfikacja wskazuje na to, iż zjawiska elektryczne bardzo podobne do błyskawic rzeczywiście zachodzą w marsjańskiej atmosferze, choć są dużo rzadsze i trudniejsze do wykrycia. Naukowcy podkreślają, że warunki potrzebne do ich propagacji przez marsjańską jonosferę, czyli cienką warstwę naładowanej plazmy otaczającej planetę, są niezwykle specyficzne i występują rzadko. Nawet obecność lokalnych pól magnetycznych nie wystarcza: konieczna jest idealna konfiguracja siły i orientacji pola oraz działalności atmosferycznej, takich jak burze pyłowe.
Autorzy nowej publikacji na tej temat nie byli w stanie precyzyjnie wskazać miejsca samego wyładowania ani jednoznacznie potwierdzić, że pochodziło ono z burzy pyłowej, ale znacząca pozostaje analiza teoretyczna propagacji sygnału oraz fakt, iż sygnał przypominał fale generowane przez błyskawice na Ziemi. Badacze od dawna przewidywali, że elektryczność atmosferyczna może istnieć na Marsie. Modele i eksperymenty laboratoryjne sugerowały, jakoby kolizje drobin pyłu unoszonych w tamtejszych burzach mogły prowadzić do akumulacji ładunków elektrycznych i w konsekwencji do wyładowań, choć wiele wcześniejszych obserwacji pozostawało niejednoznacznych.
Czytaj też: „Pajęczyny” i „jaja” na Marsie. Wyjaśnienie zagadkowych struktur w kraterze Jezero
Ten najnowszy sygnał jest więc szczególnie ważny, ponieważ daje pierwsze bezpośrednie wskazanie aktywności przypominającej błyskawice w marsjańskiej atmosferze, a zarazem pokazuje, jak skomplikowane jest jej wykrywanie. Odkrycie rzuca nowe światło na fizykę atmosfery Czerwonej Planety i dostarcza ważnych danych, które mogą pomóc przy planowaniu przyszłych misji, zarówno bezzałogowych jak i potencjalnych załogowych. Jakby tego było mało, inne niedawne badania z wykorzystaniem danych z łazika Perseverance sugerują, że na powierzchni Marsa dochodzi także do mniejszych, bardziej lokalnych wyładowań elektrycznych podczas burz pyłowych i wirów pyłowych.
Źródło: Science Advances, Scientific American
