Bildnachweis: NASA
Wissenschaftler haben Hinweise gefunden, dass Staubteufel auf dem Mars elektrische Hochspannungsfelder haben könnten, basierend auf Beobachtungen ihres terrestrischen Gegenstücks. Diese Forschung unterstützt die Vision der NASA für die Weltraumforschung, indem sie hilft zu verstehen, welche Herausforderungen die Marsumgebung für Forscher darstellt, sowohl für Roboter als auch für Menschen.
Forscher der NASA und der Universität entdeckten, dass Staubteufel auf der Erde unerwartet große elektrische Felder von mehr als 4.000 Volt pro Meter (Yard) haben und auch Magnetfelder erzeugen können. Wie Detectives, die einen Verdächtigen verfolgten, befestigten die Wissenschaftler Instrumente an einem Lastwagen und rasten über Wüsten in Nevada (2000) und Arizona (2001), wobei sie durch Staubteufel fuhren, um ihre Messungen als Teil der Marsatmosphäre und des Staubes in Optik und Radio zu erhalten (MATADOR) Aktivität. Zu den Beobachtungen in Arizona gehörte auch ein festes Basislager mit einer vollständigen Reihe meteorologischer Instrumente (ein Bild der Kampagne in Arizona finden Sie unter Punkt 2).
Staubteufel sind wie Miniatur-Tornados, etwa 10 bis 100 Meter breit, mit 32 bis 96 km / h Wind, der um eine heiße Luftsäule wirbelt. "Staubteufel sind auf dem Mars weit verbreitet, und die NASA interessiert sich für sie sowie für andere Phänomene als mögliche Belästigung oder Gefahr für zukünftige menschliche Entdecker", sagte Dr. William Farrell vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md. "If Martian Staubteufel sind stark elektrifiziert, wie unsere Untersuchungen nahe legen. Sie können zu einer erhöhten Entladung oder Lichtbogenbildung in der Niederdruck-Marsatmosphäre, einer erhöhten Staubhaftung an Raumanzügen und Geräten sowie zu Störungen der Funkkommunikation führen. “ Die Mars Testbed-Missionen der NASA im kommenden Jahrzehnt können möglicherweise untersuchen, ob dies der Fall ist. Farrell ist Hauptautor eines Papiers zu dieser Forschung, das am 20. April im Journal of Geophysical Research veröffentlicht wurde.
"Komplexe Spuren, die von den großen Marsstaubteufeln erzeugt werden, sind in vielen Regionen des Mars häufig anzutreffen, und beim Reinigen der Oberfläche wurden mehrere Staubteufel fotografiert", sagte MATADOR-Untersuchungsleiter Dr. Peter Smith von der Universität von Arizona (Tucson). „Diese Marsstaubteufel stellen die 5 bis 10 Meter langen terrestrischen in den Schatten und können einen Durchmesser von mehr als 500 Metern und eine Höhe von mehreren tausend Metern haben. Es ist bekannt, dass sich die Streckenmuster von Saison zu Saison ändern. Daher müssen diese riesigen Staubrohre ein wichtiger Faktor für den Staubtransport sein und könnten für das Erodieren von Landformen verantwortlich sein. “
"Zwei Bestandteile, die sowohl auf der Erde als auch auf dem Mars vorhanden sind, sind für die Bildung eines Staubteufels erforderlich: aufsteigende Luft und eine Rotationsquelle", sagte Dr. Nilton Renno von der University of Michigan, ein Mitglied des Forschungsteams, das Experte ist in der Fluiddynamik von Staubteufeln. „Windscherung, wie eine Änderung der Windrichtung und -geschwindigkeit mit der Höhe, ist die Quelle für die Rotation. Stärkere Aufwinde können stärkere Staubteufel erzeugen, und größere Windscherung erzeugt größere Staubteufel. “
Staubpartikel werden in Staubteufeln elektrifiziert, wenn sie aneinander reiben, während sie vom Wind getragen werden. Sie übertragen positive und negative elektrische Ladung auf die gleiche Weise, wie Sie statische Elektrizität aufbauen, wenn Sie über einen Teppich schlurfen. Wissenschaftler dachten, dass es in Staubteufeln kein elektrisches Hochspannungsfeld in großem Maßstab geben würde, da negativ geladene Teilchen gleichmäßig mit positiv geladenen Teilchen gemischt würden, so dass die gesamte elektrische Ladung im Staubteufel im Gleichgewicht wäre.
Die Beobachtungen des Teams zeigen jedoch, dass kleinere Partikel negativ geladen werden, während größere Partikel positiv geladen werden. Staubteufelwinde tragen die kleinen, negativ geladenen Teilchen hoch in die Luft, während die schwereren, positiv geladenen Teilchen nahe der Basis des Staubteufels verbleiben. Diese Ladungstrennung erzeugt das große elektrische Feld wie die positiven und negativen Anschlüsse einer Batterie. Da die elektrifizierten Teilchen in Bewegung sind und ein Magnetfeld nur das Ergebnis sich bewegender elektrischer Ladungen ist, erzeugt der Staubteufel auch ein Magnetfeld.
Wenn Marsstaubkörner eine Vielzahl von Größen und Zusammensetzungen haben, sollten Staubteufel auf dem Mars nach Angaben des Teams auf die gleiche Weise elektrifiziert werden, wie ihre Partikel aneinander reiben (siehe Punkt 1 für das Konzept eines Künstlers eines elektrifizierten Marsstaubteufels ). An trockenen Tagen erfahren wir mehr statische Elektrizität, weil Wassermoleküle Ladung von elektrifizierten Objekten ziehen. Da die Marsatmosphäre extrem trocken ist, wird eine starke Ladung erwartet, da nur wenige atmosphärische Wassermoleküle Ladung aus den Staubkörnern stehlen können. Da die Dichte der Marsatmosphäre jedoch viel geringer ist als die der Erde, wird erwartet, dass die oberflächennahe elektrische Leitfähigkeit der Marsatmosphäre 100-mal höher ist. Es dauert daher länger, bis ein Marsstaubteufel vollständig aufgeladen ist, da die erhöhte atmosphärische Leitfähigkeit die Ladung von den Marsstaubkörnern abzieht.
Bis heute hat keiner der Roboter-Marslander und -Rover, die auf der Marsoberfläche operiert haben, irgendwelche Konsequenzen dieses Phänomens erfahren, einschließlich der Rover Spirit und Opportunity. Komplexere Landlabors wie das Mars Science Laboratory (MSL), das 2009 in Betrieb genommen werden soll, reagieren möglicherweise weitaus empfindlicher auf elektrische Störungen als frühere Missionen. Daher ist diese Forschung ein wichtiger Schritt für eine weitergehende Erforschung des Mars durch Roboter und Menschen.
Von Marsstaubstürmen, die den gesamten Planeten bedecken können, wird ebenfalls erwartet, dass sie starke elektrische Felder erzeugen (Punkt 3 zeigt Staub, der in der Marsatmosphäre infolge von Marsstaubteufel und Staubsturmaktivität schwebt). Das Team hofft, einen großen Staubsturm auf der Erde messen zu können und über Instrumente zur Erfassung atmosphärischer elektrischer und magnetischer Felder auf zukünftigen Marslandern zu verfügen.
Das Team besteht aus Forschern der NASA Goddard, der NASA Glenn (Cleveland, Ohio), des NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornien), der Universität von Arizona (Tucson), der Universität von Kalifornien (Berkeley) und des SETI Institute (Mountain View, Kalifornien). , Universität von Washington (Seattle), Universität von Michigan (Ann Arbor) und Duke University (Durham, NC). Diese Forschung wurde teilweise vom NASA Mars Fundamental Research Program gefördert, das vom NASA-Hauptsitz in Washington, DC, aus betrieben wird.
Ursprüngliche Quelle: NASA-Pressemitteilung
