火星大氣中的塵埃粒子可以產生靜電但不足以危及火星車

閃電是自然界中最強大的力量之一，在不到一秒鐘的時間內，最多可以達到十億伏特的高壓電擊。甚至一些相對簡單的原因（例如：兩個粒子摩擦在一起）也可以產生如此大的能量積聚。美國俄勒岡大學（University of Oregon）的一組研究團隊研究了這些簡單的交互作用是否會在從未見過的地方，例如：火星上引起閃電。

這個問題的簡單答案是：在火星上的沙塵暴或者四處塵埃飛揚，是會出現閃電，但不會接近地球上看到的風暴規模。 火星的大氣太稀薄，無法容納在地球上產生劇烈的雷擊所需的電壓。

但是，仍然會有細微的放電事件。它們甚至可能在特定波長，而且非常近距離範圍內可見，因為當沒有陽光直射時，沙塵暴會散發出微弱的輝光。輝光將主要以肉眼無法檢測到的無線電波形式出現。

以前，許多研究人員曾經嘗試對火星大氣層的閃電活動建立電腦模型。研究團隊採取不同的策略，考慮許多早期工作困惑的變量。他們使用一個簡單的玻璃缸，裡面裝有灰塵粒。但是，他們的觀點是要說明其它實驗有兩個沒有考慮因素。

首先，他們給圓柱體本身充電，這樣可以排斥實驗中使用的所有灰塵。圓柱體本身相對較小，直徑為十厘米乘二十厘米長。過去，研究人員曾允許灰塵接觸玻璃圓柱體，這與在火星本身上發現的任何物質都非常不同。人們擔心接觸非火星材料的能力會影響研究結果。

先前實驗的另一個挑戰是使用與火星上足夠相似的岩石。研究工程師兼作者約書亞·門德斯·哈珀（Joshua Méndez Harper）在俄勒岡大學的火山學系工作時，相對容易獲得類似於火星上的火山岩類型。

圓柱體中僅模擬火星塵土的組合，以及將它與任何非火星存在的物質隔離，這意味著這是最接近的研究人員真正在火星上進行建立靜電環境建立模型。

火星大氣層為什麼不會產生地球上看到的大規模雷擊，原在於它的大氣層非常稀薄。稀薄的火星大氣層可以維持的電場約為每米二萬伏特，而地球上密度更大的大氣中的電場為每米三百萬伏特。

由於雷電是會分解大氣本身，因此雷電所承受的電場越高，雷電越引人注目。隨著火星大氣層的高度變化，它可能只可以支持少量的靜電放電，類似於冬天在地毯上摩擦襪子並觸摸金屬門把手會遇到的靜電放電。

對於目前在火星探測的火星車來說，這實際上是一個好消息，毅力號和好奇號之類的火星車可以承受火星大氣層所允許的少量放電。在較大的放電情況下，火星車的導電框架會像避雷針一樣，不會對火星車本身造成嚴重破壞。

雖然目前尚不清楚什麼影響，但缺乏雷電也可能對長期居住在火星產生影響。因為閃電確實在有機化合物的產生中起作用。到目前為止，尚不清楚過去更密集的火星大氣層是否能夠支撐產生這些有機化合物所需的高能量。

【圖、文：節譯自俄勒岡大學2021年2月19日新聞公佈】研究全文將會刊登在美國天文學會行星科學部2021年3月14日出版的《伊卡洛斯》行星科學期刊