Çalışma, Mars’taki toz fırtınalarında elektriğin küresel etkisini ölçüyor

Mars, bazıları Dünya’daki teleskoplarla görülebilecek kadar toz oluşturan yoğun toz fırtınalarıyla ünlüdür.

Toz parçacıkları, Mars’taki toz fırtınalarında olduğu gibi birbirine sürtündüğünde, tıpkı bir halının üzerinde ilerlerken statik elektrik oluşturduğunuz gibi, elektriklenerek pozitif ve negatif elektrik yükünü aktarabilirler.

Dünya’daki toz fırtınalarında güçlü elektrik alanları oluşur, bu nedenle bunun Mars’ta da olması belki de şaşırtıcı değildir. Ama sonra ne olacak? Muhtemelen Dünya’da beklediğimiz gibi ani bir şimşek çakması değil.

Bunun yerine, St. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden gezegen bilimcisi Alian Wang, Mars’taki elektrik boşalmasının muhtemelen daha çok zayıf bir parıltı gibi göründüğünü düşünüyor. (Mars’a iniş yapanların, gezicilerin veya diğer görevlerin hiçbiri onun gerçek bir resmini çekmedi.)

Arts & Sciences’ta yer ve gezegen bilimleri araştırma profesörü olan Wang, “Enerjik elektronların seyreltik atmosferik türlerle çarpıştığı, Dünya’daki kutup bölgelerindeki kutup ışıklarına biraz benzeyebilir” dedi.

Gösterişli olsun ya da olmasın, bu Marslı “sahte rora” hala ağır bir yumruk atıyor.

Wang’ın dergideki yeni çalışması Jeofizik Araştırma Mektupları toz fırtınalarındaki elektriğin Mars klor döngüsünün ana itici gücü olabileceğini gösteriyor.

Arka plan olarak, bilim adamları kloru Mars’ta “hareketli” beş elementten biri olarak görüyorlar (diğerleri hidrojen, oksijen, karbon ve kükürt). Bu, farklı formlardaki klorun Mars’ta yüzey ve atmosfer arasında ileri geri hareket ettiği anlamına gelir. Yerde, tuzlu playalara veya Dünya’daki sığ tuz düzlüklerine benzeyen klorür birikintileri yaygındır. Bu klorür birikintileri muhtemelen Mars’ın erken tarihinde tuzlu sudan çökeltilmiş klorür tuzları olarak oluşmuştur.

Yeni çalışmada Wang, kloru Mars’ta yerden havaya taşımanın özellikle etkili bir yolunun, Mars’ın toz aktivitelerinde üretilen elektrik deşarjı tarafından başlatılan reaksiyonlar yoluyla olduğunu gösteriyor.

Wang ve işbirlikçileri, katı tuzları Mars’a benzer koşullar altında elektrik deşarjıyla vurarak, yaygın klorürlerden yüksek verimde klor gazı elde eden bir dizi deney gerçekleştirdi. Bu deneyleri Washington Üniversitesi’ndeki bir gezegen simülasyon odası (Gezegensel Çevre ve Analiz Odası veya Şeftali).

The Open University’de araştırma görevlisi olan Kevin Olsen, “Bu çalışmayla ortaya çıkarılan yaygın klorürlerden yüksek oranda klor salınımı, yüzey klorürlerini şu anda atmosferde gördüğümüz gaz fazlarına dönüştürmek için umut verici bir yola işaret ediyor” dedi. Birleşik Krallık ve yeni çalışmanın ortak yazarlarından biri.

“Bu bulgular, Mars’taki toz faaliyetlerinin küresel bir klor döngüsünü sürdürebileceğini destekliyor. ExoMars İz Gaz Orbiter ile, küresel ve bölgesel toz fırtınalarına denk gelen tekrarlanan mevsimsel aktivite görüyoruz” dedi.

Mars’ta Dünya’dan daha kolay

Üniversitenin McDonnell Uzay Bilimleri Merkezi’nde öğretim üyesi olan Wang, “Sürtünme elektrifikasyonu, güneş sistemimizde yaygın bir süreçtir ve Mars’taki toz aktivitelerinin güçlü bir elektrik yükü birikimi kaynağı olduğu bilinmektedir” dedi. “Mars’taki ince atmosfer, birikmiş elektrik alanlarının elektrostatik boşalma şeklinde parçalanmasını çok daha kolay hale getiriyor. Aslında bu, Mars’ta Dünya’dakinden yüz kat daha kolay.”

1970’lerde Mars’a inen Viking görevlerinde yer alan bilim adamları, ilk olarak toz fırtınalarının kızıl gezegendeki yeni reaktif kimyanın kaynağı olabileceğini öne sürdüler.

Bununla birlikte, toz aktivitelerinin kimyasal etkilerini incelemek zordu. 2016’da başlatılan ExoMars Schiaparelli EDM gibi bazı görev fırsatları başarısızlıkla sonuçlandı. Bilim adamları modellere ve deneysel çalışmalara yöneldiler.

Son yıllarda, Wang ve diğer bilim adamları, Mars benzeri karbondioksit açısından zengin bir ortamda elektrostatik deşarjın klor tuzları ile etkileşime girdiğinde perkloratlar ve karbonatlar üretebileceğini ve ayrıca kloru gaz olarak saldığını gösteren bir araştırma yayınladılar.

Ancak bu yeni çalışma, toz fırtınası olayları sırasında bu kimyasal ürünlerin gerçekte ne kadarının üretildiğini ölçmeye çalışan ilk çalışmadır.

Wang, “Tepki oranları çok büyük” dedi. “Önemli olan, kısa süreli orta kuvvette bir elektrostatik deşarj işleminde salınan klor yüzde seviyesindedir.” Bu, yedi saatlik simüle edilmiş bir elektrostatik deşarj deneyi sırasında, her 100 klorür molekülünden en az birinin ayrıştığı ve ardından klor atomunu atmosfere saldığı anlamına gelir.

Wang, benzer ancak biraz daha düşük, karbonatların ve perkloratların oluşum oranlarının yüzde altı ve binde bir seviyelerde olduğunu söyledi.

Bu yüksek verimler, Wang ve ekibinin Mars’taki toz aktivitelerinin son zamanlarda Mars misyonları tarafından ortaya çıkarılan üç küresel fenomenle bağlantılı olabileceğine inanmasına neden oluyor.

Elektrik boşalması, Mars’ın üst toprağında dünya çapında son derece yüksek perklorat ve karbonat konsantrasyonlarına bağlanabileceğini söyledi. Niceliksel olarak, gözlemlenen konsantrasyon aralıklarının üst sınırı, yaklaşık 3 milyar yıl önce başladığı düşünülen Mars tarihinin en yakın dönemi olan Amazon döneminin yarısından daha az bir sürede toz fırtınasının neden olduğu elektrik boşalmasıyla birikebilir. Ayrıca, 2018 ve 2019 toz mevsimlerinde, Mars yüzeyindeki 1 ila 10 cm kalınlığındaki bir tozun bir roket tarafından fırlatılacağı varsayıldığında, klorürlerden salınan klor atomlarının yüksek verimi, Mars atmosferinde gözlemlenen yüksek hidrojen klorür konsantrasyonlarını açıklayabilir. küresel toz fırtınası.

Wang, “Bildiğimiz başka hiçbir işlem bunu yapamaz,” dedi, “özellikle niceliksel olarak bu kadar yüksek klor salınımı verimiyle.”