Ученые Московского физико-технического института вместе с коллегами из Института космических исследований РАН и Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН провели уникальный эксперимент, во время которого воссоздали и зарегистрировали электромагнитные сигналы, похожие на те, что возникают в пылевых бурях на Земле и Марсе.
Пылевые бури и локальные вихри, подобные марсианским «пылевым дьяволам», поднимают в воздух миллиарды песчинок. Сталкиваясь и перетираясь в турбулентных потоках, они заряжаются, превращая облако пыли в гигантский природный конденсатор. Изучение таких явлений в естественных условиях крайне сложно, а потому для науки остается неясным зависимость электромагнитных всплесков от размера, формы и минерального состава пыли.
Как отметил один из авторов исследования, аспирант МФТИ Абделаал Мохамад Эссам Сайеда, главной задачей команды было создать абсолютно контролируемую среду, чтобы быть уверенными, что сигналы, которые мы видим, порождены именно взаимодействием песчинок, а не какими-то внешними помехами.
– Использование анализатора, созданного для космической миссии, дало нам необходимую чувствительность, – сказал Абделаал Мохамад Эссам Сайед. – Когда мы увидели на экране первые четкие всплески, соответствующие теоретическим моделям, это был момент истины. Полученные результаты подтвердили возможность регистрации электромагнитных сигналов, соответствующих теоретическим моделям, что предоставляет новые возможности для анализа процессов электризации пыли в контролируемых условиях.
Для моделирования пылевых бурь и вихрей в лабораторных условиях команда ученых создала экспериментальный стенд – миниатюрную атмосферную камеру. С помощью воздушного компрессора внутри создавали турбулентный поток воздуха со скоростью 9 – 12 м/с, поднимающий пылевые частицы и заставляющий их интенсивно сталкиваться друг с другом.
Чтобы понять, как на электрическую активность влияет минеральный состав, ученые использовали два типа песка с контрастными свойствами: богатый силикатами кварцевый песок из Карелии и богатый магнетитом песок с Камчатки, имитирующий некоторые типы марсианского реголита.
Исследование показало, что электрический характер пылевого вихря зависит от размера частиц. Мелкие фракции песка генерировали частые, но относительно слабые электромагнитные всплески. Более крупные частицы производили разряды гораздо реже, но каждый такой всплеск был значительно мощнее. Такие частицы работали как накопители, требуя большего числа столкновений для накопления критического заряда, но в итоге порождали куда более энергичные импульсы.
Ученые надеются, что полученные ими результаты позволят в будущем создать необходимую защиту для марсианских миссий.
Мона Платонова.
Иллюстрация нейросети Kandinsky
