Naukowcy twierdzą, że wiry pyłowe na Marsie mogą wytwarzać silne pola elektryczne i magnetyczne. Wniosek taki bazują na obserwacjach ziemskiego odpowiednika tego zjawiska atmosferycznego. Badania są ważne dla rozwoju astronautyki i pomogą zrozumieć problemy, z jakimi w przyszłości spotkają się marsjańskie pojazdy oraz, wreszcie, misje załogowe.

Pracownicy NASA i badacze uniwersyteccy odkryli, że wiry pyłowe na Ziemi posiadają nieoczekiwanie silne pola elektryczne (ponad 4 kV/m) i pola magnetyczne. W ramach projektu MATADOR (Martian Atmosphere and Dust in the Optical and Radio), poszukiwali i gonili oni obiekty swoich badań po pustyniach w Newadzie (2000) i Arizonie (2001).

University of California - Berkeley

Zjawisko atmosferyczne zwane wirem pyłowym to zbiór uniesionych z powierzchni ziemi, wskutek lokalnych różnic tempertury i związanych z nimi prądów konwekcyjnych, cząsteczek pyłu lub piasku, niekiedy wraz z drobnymi przedmiotami. Wiry pyłowe zazwyczaj mają kształt wirującej kolumny o małej średnicy, zmieniającej się wysokości i o osi w przybliżeniu pionowej. Zdjęcie zostało wykonane w kwietniu 1977 roku na południowym końcu Doliny Śmierci (Death Valley) niedaleko Saratoga Springs w Californii w USA.

Wir pyłowy jest jak miniaturowe tornado. Jego średnica waha się pomiędzy 10 a 100 m. Piach kręci się z prędkością od 30 do 100 km/h wokół ciepłego i wznoszącego się powietrza w jego środku.

„Wiry pyłowe występują często na powierzchni Marsa. Dlatego NASA jest nimi jak i innymi zjawiskami atmosferycznymi zainteresowana – są to źródła potencjalnych niedogodności i niebezpieczeństw podczas przyszłych misji, w tym także załogowych” – opowiada pracownik NASA, dr William Farell z Centrum GSFC (Goddard Space Flight Center) w Greenbelt.

Zainteresowanie jest uzasadnione. Farell tłumaczy, że „jeśli marsjańskie wiry są silnie naelektryzowane – a na to wskazują dotychczasowe wyniki badań – to mogą powodować mocne wyładowania w atmosferze Marsa, która charakteryzuje się niskim ciśnieniem. To z kolei oznacza zwiększone i silniejsze przyleganie pyłu do kombinezonów i sprzętu oraz większe zakłócenia w komunikacji radiowej„. Dr Farell jest głównym autorem artykułu opublikowanego w tym miesiącu w Journal of Geophysical Research, dotyczącego właśnie tych przypuszczeń.

Zakłócenia w komunikacji radiowej, spowodowane własnie takimi wirami lub burzami pyłowymi, mogły być jednym z powodów wystąpienia awarii podczas misji łazika Spirit na początku tego roku (więcej: „Beep” i trochę danych – Spirit żyje!„>1, Spirit umarsiony?„>2, „Mamy poważny problem„… z pamięcią?„>3).

„Dwa czynniki – obecne zarówno na Ziemi jak i Marsie – są potrzebne by powstał wir pyłowy” – opowiada dr Nilton Renno z Uniwersytetu w stanie Michigan, specjalista w zakresie dynamiki wirów pyłowych. „Są to unoszące się powietrze oraz źródło rotacji. Pierwsze ma miejsce na Marsie zazwyczaj koło południa, gdyby powietrze blisko powierzchni jest prawie nieruchome, szybko się nagrzewa i unosi. Natomiast ruch wiatru, zmiana jego kierunku i szybkości wraz z wysokością, są typowym źródłem rotacji. Jest jasne, że silniejsze podrywy i większe ścięcia wytworzą bardziej okazałe wiry.”

Kawałki pyłu zostają naładowane w takich wirach gdy ocierają się o siebie, w podobny sposób jak można naelektryzować kapcia ocierając go o dywan. Dotychczas naukowcy sądzili, że powstałe w ten sposób pole elektryczne nie jest zbyt duże, gdyż rozdzielone ładunki dodatnie i ujemne są dobrze wymieszane.

Okazuje się natomiast, że małe kawałki pyłu mają tendencje do naładowywania się ujemnie, większe zaś dodatnio. Ponadto, wiry unoszą małe cząstki wysoko, podczas gdy większe zostają u ich podłoży. Ta elektrostatyczno-mechaniczna separacja oznacza, że powstaje pole elektryczne na całą wysokość wiru. Ponieważ naelektryzowane cząstki są w ruchu, wytwarzają także związane z tym pole magnetyczne.

Jeśli marsjański pył jest zróżnicowany pod względem wielkości i składu, jego wiry elektryzują się w podobny sposób (opisany powyżej), jak na Ziemi. Burze pyłowe na Marsie, które swoim zasięgiem czasem obejmują nawet całą planetę, są też potencjalnym generatorem takich pól elektrycznych.

NASA/JPL

Zdjęcie wykonane przez Mars Orbiter Camera (MOC) znajdującej się na sondzie Mars Global Surveyor (MGS). Na wielu zdjęciach widać było kręte ciemne „ścieżki” – ale na tym uchwycono tworzenie się jednej z nich. Sprawcą jest wir pyłowy – podobny do tych na Ziemii – widoczny po prawej stronie zdjęcia na końcu ciemnej ścieżki, którą zostawia za sobą. Ten wir wspinał się po zboczu krateru w zachodnim obszarze Terra Meridiani 21. maja 2002 roku.

Skomplikowane ślady wytworzone przez duże marsjańskie wiry pyłowe można zobaczyć na wielu zdjęciach. Nieraz nawet uchwycono wiry na gorącym uczynku – jak w powyższym zdjęciu.

Marsjańskie wiry pyłowe są olbrzymami w porównaniu do ziemskich, mają ponad 500 m średnicy i kilka kilometrów wysokości. Wzory ich śladów zmieniają się pomiędzy porami roku, co sugeruje ich duże znaczenie dla przenoszenia pyłu i może nawet erozji.