Исследователи начинают понимать взаимосвязь резонансов Шумана и пылевых бурь на Марсе
Взаимодействие пылевых частиц в марсианских пылевых бурях может вызвать электрические поля, достаточно мощные, чтобы получить заряды, вызывающие стоячие электромагнитные волны, известные как резонансы Шумана. К такому выводу пришли физики из НИУ ВШЭ, Института космических исследований и МФТИ. Статья была опубликована в журнале Icarus.<br>В течение последнего десятилетия Марс был центром активных исследований, при этом исследователи изучали возможные космические миссии к планете. Знание об атмосфере Марса увеличивает шансы на успех таких миссий. В частности, поведение частиц и плазмы. Пылевую систему на поверхности Марса следует учитывать при планировании космических путешествий.<br>В 2009 году 34-метровый радиотелескоп NASA Deep Space Network зарегистрировал нетепловое микроволновое излучение во время марсианской пылевой бури. В наблюдаемом спектре излучения атрибуты шумановских резонансов были обнаружены на частотах 7,83 Гц, 14,1 Гц и 20,3 Гц.<br>Исследователи из НИУ ВШЭ, Института космических исследований и МФТИ изучили роль пылевой плазмы в возбуждении стоячих электромагнитных волн сверхнизкой частоты (ниже 100 кГц) на Марсе. С середины 1950-х гг. известные как резонансы Шумана, в честь Отто Шумана, австрийского ученого, который первым изучил стоячие электромагнитные волны в резонаторе Земля - ионосфера.<br>Для электромагнитных волн Земля и ее ионосфера представляют собой огромный сферический резонатор, полость которого заполнена слабо электропроводящей средой. Если электромагнитная волна, развивающаяся в этой среде, облетит Землю и резонирует сама по себе, она может существовать долгое время.<br>Шумановские резонансы на Земле предположительно вызваны грозовыми зарядами в сферической полости между поверхностью планеты и нижними слоями ионосферы.<br>«Молниеносная активность связана со средней температурой на Земле, - сказал Сергей Попель, профессор физического факультета НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией Института космических исследований РАН. - Наблюдения также подтверждают корреляцию между температурой и амплитудами резонансов Шумана на Земле. Эти данные стали основой для наших исследований подобных явлений на Марсе».<br>Ученые проанализировали механизм, обеспечивающий загрузку мощности в резонатор Шумана. Оказалось, что электрические разряды - хороший кандидат. «Но эти электрические разряды имеют иную природу по сравнению с земными молниями. Молнии в их земном понимании не типичны для марсианской атмосферы, в которой широко распространены пылевые вихри, также называемые «пылевыми дьяволами». Это небольшие бури диаметром около 100 м, длящиеся несколько минут. Вот почему нет аналогов земным метеорологическим облакам в редких и сухих марсианских облаках атмосферы, но пылевые явления играют важную роль.<br>Процесс зарядки пылевых частиц в марсианской атмосфере имеет сходство с процессами, происходящими в вулканических облаках на Земле: две частицы, состоящие из одного и того же материала, сталкиваются, и меньшая из них получает отрицательный заряд, а большая заряжается положительно. Под действием силы тяжести более тяжелые положительно заряженные частицы собираются в нижних частях пылевых завихрений, а более легкие отрицательно заряженные частицы остаются в верхней части. Заряды отделяются, что может привести к электрическому разряду.<br>Однако авторы статьи заявляют, что пока нет однозначных экспериментальных доказательств, подтверждающих существование электрических разрядов в атмосфере Марса. Орбитальные модули, изучающие Марс, обычно исследуют верхние слои атмосферы, а нижний слой остается за пределами зоны их наблюдения.Чтобы точно знать, есть ли на Марсе резонансы Шумана, необходимо измерить электрические поля на поверхности планеты.<br>«В идеале мы должны измерить амплитуду шумановских колебаний и понять, существует ли корреляция между изменяющимися амплитудами шумановских резонансов и изменениями интенсивности пылевых бурь на Марсе», - сказал Сергей Попель. «Но для этого нам потребуются некоторое высокочувствительное оборудование».<br>Такие проекты еще не запланированы, но второй этап миссии ExoMars, который намечен на вторую половину 2022 года, вероятно, внесет вклад в эти исследования.
