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研究量化了電在火星塵暴中的全球影響

發帖時間：2025-12-10 00:39:33

[綜合] 來源：骨軟筋酥網

藝術家對火星沙塵暴中的電的印象。Credit: NASA
（神秘的量化地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Talia Ogliore, Washington University in St. Louis）：火星因其強烈的沙塵暴而臭名昭著，其中一些沙塵暴揚起的電火的全灰塵足以被地球上的望遠鏡看到。
當塵埃粒子相互摩擦時，星塵響就像在火星沙塵暴中一樣，暴中它們會帶電，球影傳遞正負電荷，研究就像你拖著腳走過地毯時產生靜電一樣。量化
強電場在地球上的電火的全沙塵暴中形成，所以這種情況也發生在火星上也就不足為奇了。星塵響但是暴中接下來會發生什么呢？可能不是像我們在地球上預期的那樣，突然出現閃電。球影
相反，研究圣路易斯華盛頓大學的量化行星科學家Alian Wang認為火星上的放電可能看起來更像是微弱的輝光。(沒有一個火星著陸器、電火的全火星車或其他任務捕捉到它的真實照片。)
“這可能有點像地球極地地區的極光，高能電子與稀薄的大氣物質發生碰撞，”藝術與科學地球與行星科學研究教授王說。
不管有沒有華而不實，這個火星人的“人造羅拉”仍然具有強大的沖擊力。
王在《地球物理研究快報》雜志上的新研究表明，沙塵暴中的電力可能是火星氯循環的主要驅動力。
作為背景，科學家認為氯是火星上“可移動”的五種元素之一(其他元素是氫、氧、碳和硫)。這意味著氯以不同的形式在火星表面和大氣之間來回移動。在地面上，氯化物沉積物——類似于地球上的鹽灘或淺鹽灘——分布廣泛。這些氯化物沉積物可能形成于火星的早期歷史，是從鹽水中沉淀出來的氯化物鹽。
研究量化了電在火星塵暴中的全球影響

美國宇航局的火星勘測軌道飛行器在2007年11月拍攝了這張沙塵暴的特寫照片。Credit: NASA
在這項新的研究中，王展示了一種將氯從地面轉移到火星空氣中的特別有效的方法，即通過火星塵埃活動中產生的放電引發的反應。
王和她的合作者進行了一系列實驗，從普通氯化物中獲得了高產量的氯氣——所有這些都是通過在類似火星的條件下用放電轟擊固體鹽來實現的。他們使用華盛頓大學的行星模擬艙(稱為行星環境和分析艙，簡稱PEACh)進行了這些實驗。
“這項研究揭示的普通氯化物中氯的高釋放率表明了一種很有希望的途徑，可以將表面氯化物轉化為我們現在在大氣中看到的氣相，”英國開放大學的研究員、新研究的共同作者凱文·奧爾森說。
“這些發現為火星塵埃活動能夠驅動全球氯循環提供了支持。通過ExoMars示蹤氣體軌道飛行器，我們看到了與全球和區域沙塵暴相一致的重復季節性活動，”他說。
在火星上比在地球上容易
“摩擦起電是我們太陽系中一個常見的過程，火星塵埃活動是電荷積累的強大來源，”王說，他是該大學麥克唐納空間科學中心的研究員。“火星上稀薄的大氣使得積累的電場更容易以靜電放電的形式分解。事實上，在火星上比在地球上容易一百倍。”
參與20世紀70年代登陸火星的海盜任務的科學家首次提出沙塵暴可能是紅色星球上新的反應化學的來源。
然而，塵埃活動的化學效應很難研究。某些任務機會，如2016年發射的ExoMars斯基帕雷利EDM，以失敗告終。科學家轉向模型和實驗研究。
研究量化了電在火星塵暴中的全球影響

美國宇航局的火星勘測軌道飛行器在2012年3月拍攝了這張沙塵暴沿著亞馬遜平原蜿蜒前行的照片。Credit: NASA
近年來，王和其他科學家發表的研究表明，當靜電放電與火星上富含二氧化碳的環境中的氯鹽相互作用時，它可以生成高氯酸鹽和碳酸鹽，并以氣體形式釋放氯。
但是這項新的研究是第一次嘗試量化這些化學產品在沙塵暴事件中實際產生的數量。
“反應速度是巨大的，”王說。“重要的是，在短時間中等強度靜電放電過程中釋放的氯是百分之一的水平。”這意味著在7個小時的模擬靜電放電實驗中，每100個氯化物分子中至少有一個被分解，然后將其氯原子釋放到大氣中。
王說，碳酸鹽和高氯酸鹽的形成率相似，但略低，在百分之幾和千分之幾的水平。
這些高產量讓王和她的團隊相信，火星塵埃活動可能與最近火星任務揭示的三種全球現象有關。
她說，放電可能與全球火星表層土壤中極高濃度的高氯酸鹽和碳酸鹽有關。從數量上來說，觀察到的濃度范圍的高端可以通過沙塵暴引發的放電在不到一半的亞馬遜時期內積累，亞馬遜時期是火星歷史上最近的時期，被認為始于大約30億年前。此外，氯化物釋放的氯原子的高產量可以解釋2018年和2019年塵季期間在火星大氣中觀察到的高濃度氯化氫，當時假設1至10厘米厚的火星表面灰塵將被全球沙塵暴揚起。
“據我們所知，沒有其他方法可以做到這一點，”王說，“尤其是在釋放氯的量如此之高的情況下。”

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