Łazik Perseverance wykrywa „mini-błyskawice” na Marsie

Łazik NASA Perseverance po raz raz pierwszy w historii zarejestrował bezpośrednie dowody na istnienie wyładowań elektrycznych w atmosferze Marsa. Niezależnie od tego nowe analizy radarowe z sondy Mars Reconnaissance Orbiter podważają wcześniejsze twierdzenia o odkryciu jeziora ciekłej wody ukrytego pod południową czapą lodową Czerwonej Planety. Wyniki obu badań zostały opublikowane w czasopismach Nature oraz Geophysical Research Letters, co otwiera nowy rozdział w badaniach warunków klimatycznych i geologicznych Marsa.

Badacze przeanalizowali ponad 28 godzin nagrań audio z mikrofonu SuperCam zamontowanego na Perseverance, obejmujących okres dwóch lat marsjańskich. Zespół kierowany przez Baptiste’a Chide’a z Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie potwierdził wykrycie pięćdziesięciu pięciu niewielkich wyładowań elektrycznych, powstałych w wyniku procesów triboelektrycznych zachodzących w marsjańskich burzach pyłowych i wirach diabelskich. Wyładowania te, określane przez naukowców jako „mini-błyskawice”, miały energię około czterdziestu milidżuli i długość kilku centymetrów, co sprawia, że przypominają raczej wyładowania elektrostatyczne znane z ziemskich warunków, a nie spektakularne błyskawice atmosferyczne.

Kluczowym momentem dla badań okazała się reanaliza nagrania z września 2021 roku, gdy diabeł pyłowy przeszedł bezpośrednio nad łazikiem. Początkowo sądzono, że głośne kliknięcia zarejestrowane przez mikrofon są efektem uderzeń ziaren piasku. Dopiero porównanie zakłóceń z symulacjami interferencji elektrycznej wykazało jednoznacznie, że były to sygnały generowane przez wyładowania atmosferyczne. Jak podkreślił w komentarzu w Nature Daniel Mitchard z Cardiff University, odkrycie to rozwiązuje jedną z największych zagadek dotyczących marsjańskiej atmosfery, która przez dekady pozostawała jedynie hipotezą opartą na eksperymentach laboratoryjnych i modelach komputerowych.

Naukowcy ostrzegają, że choć tego typu wyładowania nie stanowią bezpośredniego zagrożenia dla ludzi, mogą mieć znaczący wpływ na przyszłe misje. Mogą przyspieszać degradację materiałów używanych w skafandrach kosmicznych, powodować zakłócenia w pracy instrumentów elektronicznych oraz prowadzić do powstawania silnych utleniaczy, takich jak nadtlenek wodoru, który niszczy związki organiczne. To z kolei mogłoby utrudniać analizę próbek marsjańskiej gleby, szczególnie w kontekście poszukiwań śladów dawnego życia. Ralph Lorenz z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory zwrócił uwagę, że takie wyładowanie mogło być jedną z przyczyn awarii radzieckiego lądownika Mars 3, który w 1971 roku przerwał pracę po zaledwie dwudziestu sekundach od lądowania w trakcie intensywnej burzy pyłowej.

Drugie z opublikowanych badań dotyczy obserwacji wykonanych przez radar SHARAD na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter. Nowa seria pomiarów została przeprowadzona dzięki manewrowi obrotu sondy o sto dwadzieścia stopni, co pozwoliło uzyskać lepszą geometrię sygnału. Zespół kierowany przez Garetha Morgana z Planetary Science Institute przeanalizował dziewięćdziesiąt jeden obserwacji w rejonie, w którym instrument MARSIS z misji Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej zarejestrował w 2018 roku silne odbicie interpretowane jako jezioro ciekłej wody o szerokości dwudziestu kilometrów pod południową czapą lodową. Nowe dane nie potwierdziły tego sygnału. SHARAD wykrył odbicia znacznie słabsze, zgodne raczej z obecnością gładkiej powierzchni geologicznej, na przykład zastygłej lawy, niż z ciekłym zbiornikiem wodnym.

Morgan ocenił, że choć wynik nie zamyka ostatecznie dyskusji, utrzymanie hipotezy o jeziorze jest „bardzo trudne” w świetle nowych obserwacji. Odkrycie z 2018 roku wywołało duże zainteresowanie, ponieważ obecność słonej, ciekłej wody mogłaby oznaczać potencjalnie sprzyjające warunki dla życia mikrobiologicznego. Obecnie naukowcy wskazują, że bardziej prawdopodobne wydaje się występowanie w tym rejonie gładkich formacji geologicznych lub warstw osadów, a nie dużych zbiorników wodnych.

Oba badania mają znaczenie dla planowania przyszłych misji załogowych i robotycznych. Wyładowania elektryczne mogą wpływać na trwałość sprzętu w długotrwałych misjach, a ich lepsze zrozumienie będzie kluczowe przy projektowaniu nowych skafandrów oraz systemów ochrony elektroniki. Dodatkowo ulepszona technika radarowa zastosowana w obserwacjach SHARAD otwiera drogę do dokładniejszych badań innych regionów Marsa. NASA zapowiedziała, że w kolejnych miesiącach podobne analizy zostaną wykorzystane do zbadania formacji Medusae Fossae, która może zawierać pokłady lodu o znaczeniu strategicznym dla przyszłych wypraw załogowych.

Badacze podkreślają, że oba wyniki zmieniają sposób, w jaki nauka patrzy na środowisko Marsa i jego potencjał do podtrzymywania życia. Perseverance dostarczył pierwszych bezpośrednich danych o elektryczności atmosferycznej, a dane z MRO wskazują, że poszukiwania wody w stanie ciekłym powinny zostać rozszerzone na inne rejony planety. Zespół Chide’a zapowiada kontynuację prac z użyciem nowych instrumentów do pomiaru pól elektrycznych, natomiast zespół Morgana przygotowuje kolejne analizy dotyczące podpowierzchniowych struktur geologicznych.