研究量化了电在火星尘暴中的全球影响 | {$randkws}热点解读 当尘埃粒子相互摩擦时

艺术家对火星沙尘暴中的电的印象。Credit: NASA
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Talia Ogliore, Washington University in St. Louis）：火星因其强烈的沙尘暴而臭名昭著，其中一些沙尘暴扬起的灰尘足以被地球上的望远镜目睹。
当尘埃粒子相互摩擦时，就像在火星沙尘暴中一样，它们会带电，企业财报测评传递正负电荷，就像你拖着脚走过地毯时形成静电一样。
强电场在地球上的沙尘暴中形成，所以这种状况也发生在火星上也就不足为奇了。但是接下来会发生什么呢？或许不是像我们在地球上预期的那样，忽然呈现闪电。
相反，圣路易斯华盛顿大学的行星科学家Alian Wang觉得火星上的放电或许看起来更像是微弱的辉光。(没有一个火星着陆器、火星车或其他任务捕捉到它的真实图像。)
“这或许有点像地球极地区域的极光，高能电子与稀薄的大气物质发生碰撞，”艺术与科学地球与行星科学探究教授王说。
不管有没有华而不实，这个火星人的最新街拍图集对比“人造罗拉”依然具有强大的冲击力。
王在《地球物理探究快报》杂志上的新探究表明，沙尘暴中的电力或许是火星氯循环的首要驱动力。
身为背景，科学家觉得氯是火星上“可移动”的五种元素之一(其他元素是氢、氧、碳和硫)。这意味着氯以各异的形式在火星表面和大气之间来回移动。在地面上，氯化物沉积物——相似于地球上的盐滩或浅盐滩——分布广泛。这些氯化物沉积物或许形成于火星的明星访谈指南早期历史，是从盐水中沉淀出来的氯化物盐。

美国宇航局的火星勘测轨道飞行器在2007年11月取景了这张沙尘暴的特写图像。Credit: NASA
在这项新的探究中，王展示了一种将氯从地面转移到火星空气中的尤其有效的方法，即经由火星尘埃促销中形成的放电引发的反应。
王和她的兴办者开展了一系列评测，从普通氯化物中获得了高产量的氯气——所有这些都是经由在相似火星的条件下用放电轰击固体盐来做到的。他们使用华盛顿大学的行星模拟舱(称为行星生态和确认舱，简称PEACh)开展了这些评测。
“这项探究揭示的全面演唱会指南普通氯化物中氯的高释放率表明了一种很有期盼的途径，可以将表面氯化物转化为我们如今在大气中目睹的气相，”英国启动大学的探究员、新探究的共同作者凯文·奥尔森说。
“这些察觉为火星尘埃促销能够驱动全球氯循环提供了扶持。经由ExoMars示踪气体轨道飞行器，我们目睹了与全球和区域沙尘暴相一致的重复季节性促销，”他说。
在火星上比在地球上轻松
“摩擦起电是我们太阳系中一个普遍的过程，火星尘埃促销是电荷积累的强大来源，”王说，他是该大学麦克唐纳空间科学中心的探究员。“火星上稀薄的大气使得积累的电场更轻松以静电放电的形式确认。事实上，在火星上比在地球上轻松一百倍。”
参与20世纪70年代登陆火星的海盗任务的科学家首次提出沙尘暴或许是红色星球上新的反应化学的来源。
但是，尘埃促销的化学效应很难探究。某些任务机遇，如2016年发射的ExoMars斯基帕雷利EDM，以失利告终。科学家转向模型和评测探究。

美国宇航局的火星勘测轨道飞行器在2012年3月取景了这张沙尘暴沿着亚马逊平原蜿蜒前行的图像。Credit: NASA
近年来，王和其他科学家发表的探究表明，当静电放电与火星上富含二氧化碳的生态中的氯盐相互作用时，它可以生成高氯酸盐和碳酸盐，并以气体形式释放氯。
但是这项新的探究是第一次使用量化这些化学商品在沙尘暴事情中实际形成的数量。
“反应速度是巨大的，”王说。“重大的是，在短时间中等强度静电放电过程中释放的氯是百分之一的水平。”这意味着在7个小时的模拟静电放电评测中，每100个氯化物分子中至少有一个被确认，然后将其氯原子释放到大气中。
王说，碳酸盐和高氯酸盐的形成率相似，但略低，在百分之几和千分之几的水平。
这些高产量让王和她的团队相信，火星尘埃促销或许与最近火星任务揭示的三种全球现象有关。
她说，放电或许与全球火星表层土壤中极高浓度的高氯酸盐和碳酸盐有关。从数量上来说，观察到的浓度范围的高端可以经由沙尘暴引发的放电在不到一半的亚马逊时期内积累，亚马逊时期是火星历史上最近的时期，被觉得始于大约30亿年前。另外，氯化物释放的氯原子的高产量可以阐释2018年和2019年尘季期间在火星大气中观察到的高浓度氯化氢，当时假设1至10厘米厚的火星表面灰尘将被全球沙尘暴扬起。
“据我们所知，没有其他方法可以做到这一点，”王说，“尤其是在释放氯的量如此之高的状况下。”