Искры марсианских вихрей в лаборатории
10 ноября 2025 г.
Ученые Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института космических исследований РАН и Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН провели уникальный эксперимент, в ходе которого впервые удалось детально воссоздать и зарегистрировать электромагнитные сигналы, подобные тем, что возникают в пылевых бурях на Земле и Марсе. Результаты опубликованы в журнале AIP Advances.
Пылевые бури и локальные вихри, подобные марсианским «пылевым дьяволам», поднимают в воздух миллиарды песчинок, которые, сталкиваясь и перетираясь в турбулентных потоках, 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. Именно эту задачу и решали в ходе исследования ученые.
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. Для регистрации электрических сигналов, которые в силу небольшого размера бурь и вихрей в лабораторных условиях едва уловимы, исследователи использовали изначально разработанный для европейско-российской миссии «ЭкзоМарс» высокочувствительный электромагнитный анализатор (EMA), который улавливает слабейшие радиоимпульсы в широком диапазоне частот.
Авторы установили, 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.
«Главной задачей 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. 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», – рассказал один из авторов исследования, аспирант МФТИ Абделаал Мохамад Эссам Сайед.
Ученые надеются, что полученные ими результаты позволят в будущем создать необходимую защиту для марсианских миссий.
Источник: Минобрнауки России.