Пустынная пыль помогла прояснить процесс формирования марсианских бурь
Международная группа исследователей из Института космических исследований РАН, МФТИ и Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН провела уникальный эксперимент в калмыцкой степи, раскрыв механизмы возникновения электричества в пылевых бурях. Ученым удалось зафиксировать и проанализировать электромагнитные всплески, возникающие при движении песка и пыли, используя аппаратуру, созданную для работы на Марсе. Результаты этой работы не только помогают лучше понять климатические процессы на Земле, но и имеют критическое значение для безопасности будущих марсианских миссий, где мощные электрические поля могут представлять угрозу для электроники и астронавтов.
Пыль в атмосфере — не просто пассивный загрязнитель воздуха, мешающий дышать и ухудшающий видимость. В засушливых регионах Земли и на других планетах мельчайшие частицы грунта становятся активными участниками сложных физических процессов. Когда ветер поднимает тучи песка, миллиарды песчинок сталкиваются друг с другом, обмениваясь электронами. Этот процесс, известный как трибоэлектризация, превращает обычную пылевую бурю в гигантский генератор статического электричества.
На Земле мы редко замечаем это явление в обыденной жизни, но в масштабах планеты оно влияет на формирование облаков и перенос аэрозолей. На Марсе же, где атмосфера разрежена и предельно суха, глобальные пылевые бури могут охватывать всю планету, создавая мощные электрические поля, природу которых ученым еще только предстоит до конца разгадать.
Изучение этих процессов долго ограничивалось лабораторными экспериментами или теоретическими моделями, которые не могли в полной мере воспроизвести хаос реальной пустыни. Чтобы заполнить этот пробел, научный коллектив отправился в Республику Калмыкию — регион, чьи засушливые степи и песчаные массивы по своим условиям удивительно напоминают марсианские ландшафты. Главной целью экспедиции стала проверка гипотез о том, как именно метеорологические условия — ветер, температура и, главное, влажность — влияют на рождение электромагнитных импульсов в облаках пыли. Исследование опубликовано в журнале Theoretical and Applied Climatology.
Ключевым инструментом в этом исследовании стал приборный «Пылевой комплекс», разработанный в ИКИ РАН. Эта научная аппаратура создавалась для посадочной платформы проекта «Экзомарс-2022». Миссия не состоялась, но уникальные приборы нашли применение на Земле. Комплекс, включающий датчики ударов, сенсоры электрического поля и высокочувствительный электромагнитный анализатор, был установлен в пустыне для «прослушивания» электрического пульса песков. Ученые проводили измерения в условиях умеренного ветра и сильной жары, когда температура поверхности достигала 50 градусов Цельсия, создавая идеальные условия для подъема пыли.
В ходе эксперимента исследователи обнаружили четкую взаимосвязь между погодными условиями и электромагнитной активностью. Выяснилось, что ключевой триггер для возникновения электрических разрядов — влажность воздуха. Когда относительная влажность падала ниже 30%, приборы начинали регистрировать резкий рост числа и интенсивности электромагнитных всплесков — коротких импульсов длительностью всего несколько микросекунд. Это свидетельствует о том, что в сухом воздухе процесс накопления заряда на частицах идет гораздо эффективнее, так как влага не успевает «стекать» с поверхности песчинок, позволяя им накапливать критический потенциал до момента микроразряда.
Данные показывают, что помимо классического трения частиц друг о друга важную роль играет так называемый баллоэлектрический эффект — явление, при котором заряд генерируется в процессе испарения микроскопических капель воды с поверхности песчинок.
Исследователи не просто фиксировали наличие электричества, но и разделили сигналы на типы. Были выделены высокочастотные импульсы (выше 300 килогерц), которые возникают в результате быстрых микроразрядов между заряженными частицами пыли, и низкочастотные пульсации, связанные с турбулентным движением воздуха. Анализ формы волны показал характерный паттерн: резкий пик, за которым следует фаза резонанса, что говорит о стабильном и повторяющемся характере разрядов, а не о случайном шуме. Это похоже на своего рода микромолнии, невидимые глазу, но отчетливо слышимые радиоаппаратурой.
Особый интерес представляет обнаруженная связь с солнечной радиацией. Пик электромагнитной активности приходился на дневные часы и коррелировал с максимумом солнечного излучения. Солнце нагревает поверхность, усиливая конвекцию: теплый воздух поднимается вверх, увлекая за собой пыль и закручивая ее в вихри. Это увеличивает частоту столкновений частиц и, как следствие, интенсивность электризации. Ночью же, когда турбулентность спадает, «электрический голос» пустыни затихает.
Марс — планета пыли. Понимание того, как именно заряжаются частицы марсианского грунта и какие электромагнитные помехи они создают, жизненно необходимо для проектирования будущих марсоходов и пилотируемых баз. Статическое электричество может выводить из строя электронику, ухудшать радиосвязь и даже представлять опасность для скафандров астронавтов.
Абделаал Мохамад Эссам Сайед, аспирант МФТИ, сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН рассказал: «Наши результаты служат отличным аналогом для марсианских условий. Хотя на Красной планете давление ниже и состав атмосферы иной, физика контактной электризации остается схожей. Изучая эти процессы в земных пустынях с помощью приборов космического класса, мы фактически проводим генеральную репетицию исследований, которые однажды будут проведены на поверхности Марса».
Научная группа планирует расширить географию и условия экспериментов, а также провести лабораторное моделирование, чтобы изолировать влияние отдельных факторов, таких как минеральный состав пыли. Это позволит создать исчерпывающую модель поведения заряженной пыли, применимую как для земных пустынь, так и для инопланетных миров. Работа наглядно демонстрирует, как технологии, созданные для космоса, помогают нам лучше понять нашу собственную планету и как земные пески могут стать ключом к тайнам других планет.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
Психопатия — пугающее расстройство личности, оно ассоциируется с безжалостностью, жестокостью, агрессией и насилием. Неудивительно, что самая большая концентрация выявленных психопатов наблюдается в тюрьмах, где каждый 25-й заключенный демонстрирует высокий уровень психопатии. Помимо социальных проблем, эта болезнь наносит обществу материальный ущерб, достигающий сотен миллиардов долларов в год.
Во времена Екатерины II один из немецких колонистов в России мутировал, из-за чего все его потомки получали раннюю болезнь Альцгеймера. Теперь среди них появился первый, кого она не тронула, — по мнению ученых, благодаря жаре, которой он должен был подвергаться на работе.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно