Wyobraź sobie cichą noc na Czerwonej Planecie. Myślisz, że to tylko pustynia i cisza? Pomyśl jeszcze raz. NASA właśnie ujawniła coś, co może zmienić nasze postrzeganie Marsa na zawsze.
Wielu z nas uważa Marsa za sterylny i pozbawiony życia. Ale czy na pewno nic się tam nie dzieje? To, co odkryli naukowcy podczas misji MAVEN, rzuca nowe światło na aktywność elektryczną na tej odległej planecie.
Dziwny sygnał z kosmosu
W 2015 roku statek kosmiczny MAVEN, krążący wokół Marsa, zarejestrował coś niezwykłego. Był to nietypowy sygnał elektromagnetyczny, który dopiero teraz został dokładnie zbadany.
Okazało się, że sygnał ten idealnie pasował do zjawiska znanego jako "whistler" (gwizd). To fale radiowe, które powstają w wyniku wyładowań elektrycznych, takich jak błyskawice, i rozchodzą się w jonosferze planety. To właśnie sposób, w jaki te fale podróżują przez plazmę, jest kluczowy.
Błyskawice na innej planecie?
Odkrycie to sugeruje, że wyładowania elektryczne faktycznie występują w atmosferze Marsa. Co więcej, sposób rozchodzenia się ich fal radiowych jest taki sam jak na Ziemi. To oznacza, że podstawowe prawa fizyki dotyczące błyskawic działają również tam.
Choć Mars i Ziemia mają wiele wspólnego, różnice między nimi są na tyle znaczące, że naukowcy nie byli pewni, czy pewne zjawiska w ogóle występują na obu planetach, nie mówiąc już o podobnych mechanizmach działania.
Czy zjawisko "gwizdów" jest tak samo powszechne jak na Ziemi?
Na Ziemi błyskawice najczęściej kojarzymy z chmurami burzowymi. W atmosferze Marsa jest jednak bardzo mało pary wodnej, co stanowiło dotąd pewną zagadkę.
Na szczęście wilgotność nie jest jedynym warunkiem. Na Ziemi pioruny szaleją również w ogromnych chmurach pyłu wulkanicznego. W ubiegłym roku naukowcy ogłosili, że na Marsie wykryto wyładowania elektryczne, prawdopodobnie generowane przez ocierające się o siebie cząsteczki piasku podczas burz pyłowych.
Co to jest "whistler"?
Jak wspomnieliśmy, "whistler" to specyficzny rodzaj sygnału emitowanego przez błyskawice. Uderzenie pioruna generuje promieniowanie elektromagnetyczne, obejmujące fale radiowe. Najniższe częstotliwości tych fal mogą propagować się w górę przez jonosferę planety, podróżując jako fale plazmowe wzdłuż linii pola magnetycznego.
Ponieważ fale o wyższych częstotliwościach podróżują szybciej niż te o niższych, sygnał rozkłada się w czasie. Po przekonwertowaniu z danych fal plazmowych na dźwięk, otrzymujemy opadający ton – przypominający odległe wołanie wieloryba.
Pułapka magnetyczna Marsa
Mars nie ma globalnego pola magnetycznego, co wydawało się utrudniać propagację "gwizdów". Jednak posiada on lokalne skupiska pola magnetycznego, zachowane w zromantyzowanych minerałach skorupy. To pozostałości dawnego pola magnetycznego.
Stosunkowo stare badania sugerowały, że właśnie te magnetyczne pola skorupy mogłyby ułatwiać powstawanie "gwizdów".
Misja MAVEN i przełomowe odkrycie
MAVEN rozpoczął obserwacje Marsa w 2014 roku, wyposażony między innymi w instrument do rejestrowania fal plazmowych we właściwych częstotliwościach.
Zespół naukowców pod kierownictwem Františka Němeca ze Uniwersytetu Karola w Czechach dokładnie przeanalizował ponad 108 tysięcy nagrań fal plazmowych, szukając charakterystycznych cech "gwizdu".
Ku ich zdumieniu, znaleźli jeden taki sygnał. Co więcej, idealnie pasował on do przewidywań sprzed dziesięcioleci.
Warunki idealne, czyli… rzadkie zdarzenie
Pojedyncze zdarzenie "gwizdu" zostało zarejestrowane nad lokalnym polem magnetycznym, na wysokości 349 kilometrów, po nocnej stronie Marsa. Ta ostatnia część jest kluczowa – pod wpływem Słońca jonosfera Marsa kompresuje się, utrudniając propagację fal plazmowych.
Zdarzenie to wyglądało bardzo podobnie do "gwizdów" na Ziemi. Trwało około 0,4 sekundy, a jego częstotliwość w czasie opadała. Było też około 10 razy silniejsze od szumu tła.
Kiedy zespół modelował pole magnetyczne Marsa i gęstość plazmy w tym regionie, a następnie uwzględnił czas potrzebny na podróż sygnału z powierzchni, otrzymali niemal idealne dopasowanie.
Czy błyskawice na Marsie są silniejsze, niż nam się wydawało?
Wyniki sugerują, że mimo relatywnie słabego zarejestrowanego sygnału, jego energia u źródła mogła być porównywalna z silnym wyładowaniem błyskawicy na Ziemi. Tłumaczy to, dlaczego wcześniej nie wykryto więcej takich sygnałów.
Dodatkowo, trzeba pamiętać o ograniczeniach technologicznych. Mamy znacznie mniej instrumentów monitorujących Marsa z orbity niż Ziemię. Poza tym, warunki muszą być idealne: niemal pionowe pole magnetyczne, nocna strona planety i odpowiednio słaba jonosfera.
Co to oznacza dla poszukiwania życia?
Mniej niż 1% zarejestrowanych momentów miało odpowiednią geometrię magnetyczną. Oznacza to, że potrzebne jest potężne wyładowanie elektryczne, w konkretnym miejscu i czasie, a także pojazd kosmiczny z odpowiednim sprzętem, który akurat znajdzie się w pobliżu.
To odkrycie może sugerować, że na Marsie występuje więcej wyładowań elektrycznych, niż dotychczas sądziliśmy. A to z kolei ma fascynujące implikacje dla naukowców zajmujących się pochodzeniem życia.
Niektóre eksperymenty laboratoryjne wykazały, że wyładowania elektryczne mogą inicjować powstawanie kluczowych cząsteczek organicznych. Te procesy, podobne do błyskawic, mogły pomóc w zapoczątkowaniu chemii prebiotycznej na wczesnej Ziemi.
Jeśli podobne zjawiska występują na Marsie, stają się one kolejnym czynnikiem, który astrobiolodzy mogą wziąć pod uwagę, oceniając, czy Czerwona Planeta kiedykolwiek miała warunki sprzyjające życiu.
Czy to odkrycie sprawi, że spojrzymy na Marsa łaskawszym okiem? Jakie inne, niespodziewane zjawiska mogą kryć się na tej fascynującej planecie?
