Аппарат MAVEN впервые зафиксировал на Марсе радиоэхо от удара молнии
Международная группа ученых сообщила об историческом открытии: в атмосфере Марса впервые обнаружен электромагнитный сигнал, известный как «свистящий атмосферик», который возникает при разрядах молний. Хотя данные были получены аппаратом NASA MAVEN еще 21 июня 2015 года, только сейчас исследователям удалось подтвердить, что зафиксированная волна является именно «свистом» — рассеянным радиоэхо, возникающим, когда порожденное молнией излучение проходит через ионосферу планеты.
Это открытие имеет большое значение, поскольку доказывает, что электрические разряды действительно происходят в марсианской атмосфере, и что физические законы, управляющие распространением радиоволн в плазме, универсальны для Земли и Марса. Ранее ученые не могли с уверенностью утверждать, что подобные явления существуют на обеих планетах, учитывая различия в их природе. На Земле молнии чаще всего связаны с облаками водяного пара, которого в разреженной атмосфере Марса крайне мало. Однако, как показали недавние исследования, электризация может возникать и при трении частиц песка во время мощных пылевых бурь, характерных для Красной планеты.
«Свистящий атмосферик» — это специфический тип сигнала. Когда молния бьет, она испускает широкий спектр электромагнитных волн. Самые низкочастотные из них способны проникать в ионосферу и распространяться вдоль линий магнитного поля. Из-за того, что высокие частоты движутся быстрее низких, сигнал растягивается во времени, и при преобразовании в звук он напоминает нисходящий свист или отдаленный крик кита.
Долгое время считалось, что на Марсе «свисты» невозможны, так как у планеты отсутствует глобальное магнитное поле. Однако у нее есть локальные участки намагниченной коры — остатки древнего магнитного поля, которые, как и предполагалось десятилетия назад, могут служить проводниками для таких волн.
Проанализировав 108 418 записей с плазменного волнового прибора зонда MAVEN, команда под руководством физика Франтишека Немеца из Карлова университета в Чехии обнаружила единственный, но идеально подходящий под описание сигнал. Он был зафиксирован ночью на высоте 349 километров над областью с остаточным магнитным полем в коре планеты. Ночное время суток оказалось критически важным условием, так как днем солнечное излучение сжимает ионосферу Марса, подавляя распространение плазменных волн.
Зарегистрированный сигнал длился около 0,4 секунды, его частота понижалась со временем, а мощность в 10 раз превышала фоновый шум. Моделирование магнитного поля и плотности плазмы в том районе показало почти идеальное совпадение с тем, как сигнал должен был добираться от поверхности до орбиты. Более того, расчеты показали, что источник разряда был сопоставим по мощности с сильным ударом молнии на Земле, хотя до детектора дошла лишь ослабленная часть сигнала.
Редкость подобных событий объясняется стечением множества факторов: нужна мощная вспышка, подходящая геометрия почти вертикального магнитного поля, ночная сторона планеты и космический аппарат с нужными приборами в нужное время в нужном месте. Менее 1 процента проанализированных снимков волн были сделаны в регионах с правильной магнитной геометрией. Это позволяет предположить, что молнии на Марсе случаются чаще, чем мы думаем.
Открытие имеет важные последствия для астробиологии. Лабораторные эксперименты по происхождению жизни показывают, что электрические разряды могут запускать синтез ключевых органических молекул. Если подобные процессы идут на Марсе, это становится еще одним фактором, который ученые должны учитывать, оценивая потенциал планеты для поддержания жизни в прошлом.
Исследование было в журнале Science Advances.