De Marsrover Perseverance heeft bewijs verzameld dat de atmosfeer van Mars elektrisch actief is, waarbij elektrische ontladingen worden gedetecteerd – wat door een wetenschapper werd omschreven als “mini-bliksem”. Deze ontladingen zijn vaak geassocieerd met draaikolkjes, ook wel stofduivels genoemd, die regelmatig over het oppervlak van de planeet bewegen.
De zescilindervormige rover verkent Mars sinds 2021 in een gebied genaamd Jezero Krater op het noordelijk halfrond en heeft deze elektrische ontladingen opgevangen via audio- en elektromagnetische opnames gemaakt met zijn Super Cam-instrument voor afstandswaarneming, aldus onderzoekers. Dit is de eerste documentatie van elektrische activiteit in de dunne Marsatmosfeer.
“Deze ontladingen vertegenwoordigen een belangrijke ontdekking, met directe implicaties voor de atmosferische chemie van Mars, het klimaat, de bewoonbaarheid en de toekomst van robotische en menselijke verkenning,” zei planetair wetenschapper Baptiste Chide van het Instituut voor Onderzoek in Astrofysica en Planetenwetenschap in Frankrijk, de hoofdauteur van de studie die vandaag is gepubliceerd.
“De elektrische ladingen die nodig zijn voor deze ontladingen beïnvloeden waarschijnlijk het transport van stof op Mars, een proces dat fundamenteel is voor het klimaat van de planeet en nog steeds slecht begrepen is. Bovendien kunnen deze elektrostatische ontladingen een risico vormen voor de elektronische apparatuur van huidige robotmissies – en zelfs een gevaar voor astronauten die op een dag de Rode Planeet willen verkennen,” voegde Chide eraan toe.
De onderzoekers analyseerden 28 uur aan microfoonopnames die door de rover zijn gemaakt over een periode van twee Marsjaren, waarbij ze 55 elektrische ontladingen detecteerden, meestal geassocieerd met stofduivels en de voorfronten van stofstormen.
“We vonden geen bliksem in de gebruikelijke definitie. Het was een kleine vonk, misschien enkele millimeters lang, echt bliksem was het niet. Het klonk als een knal of een zweep,” zei de planetair wetenschapper en co-auteur van de studie Ralph Lorenz.
Zestien van de elektrische ontladingen werden geregistreerd tijdens de twee nauwe ontmoetingen van Perseverance met stofduivels. Een andere studie, gepubliceerd in oktober, documenteerde hoe stofduivels een veelvoorkomend kenmerk zijn op het droge en stoffige Mars, waarbij twee omlopende ruimtevaartuigen windsnelheden van ongeveer 158 km/u detecteerden in deze draaikolkjes die stof de atmosfeer in tillen.
De interne dynamiek van stofduivels leidt tot de elektrische ontladingen. “Ik zou het ‘mini-bliksem’ noemen,” zei Chide. “De verschijnselen worden veroorzaakt door de wrijving van kleine stofdeeltjes die tegen elkaar schuren in de lucht, wat elektronen opbouwt en vervolgens hun lading vrijgeeft als elektrische bogen van slechts enkele centimeters, vergezeld van hoorbare schokgolven.” Deze verschijnselen worden triboelectriciteit genoemd.
“Stel je een zonnige, droge dag voor, wanneer je over een tapijt of een rubberen oppervlak loopt en je hand dicht bij een deurknop brengt. De kleine vonk die je misschien genereert, is dezelfde soort elektrostatische ontlading die we met Super Cam op Perseverance hebben gedetecteerd,” zei Franck Montmessin, ook een planetair wetenschapper en co-auteur van de studie.
Elektrische activiteit in de Marsatmosfeer was lange tijd vermoed. “Wat we hebben waargenomen, is het resultaat van uitzonderlijk gevoelige instrumentatie die gedurende lange tijd observeert, zodat we zeer kleine ontladingen kunnen detecteren, ongeveer de energie van een auto-ontsteking,” voegde Lorenz toe.
Mars voegt zich nu bij de Aarde, Saturnus en Jupiter als planeten waarvan bekend is dat ze atmosferische elektrische activiteit vertonen. Hoewel nog niet gedocumenteerd, kunnen ook andere werelden in ons zonnestelsel deze eigenschap hebben, waaronder de planeten Venus en Uranus en de maan Titan van Saturnus.
“De Marsatmosfeer leek zeer gunstig voor elektrificatie: vol stof, droog en turbulent,” zei Chide. “In aardse woestijnen is de elektrificatie van stof en zand goed gedocumenteerd, maar dit leidt zelden tot daadwerkelijke elektrische ontladingen. Op Mars is de dunne koolstofdioxide-atmosfeer echter veel waarschijnlijker om dit fenomeen te veroorzaken, omdat de hoeveelheid lading die nodig is om vonken te genereren veel lager is dan op Aarde.”
Super Cam heeft in 2021 de allereerste geluiden van Mars vastgelegd, kort nadat Perseverance was geland. “Sindsdien is het dagelijks gebruikt om naar de atmosfeer te luisteren, en heeft het een afspeellijst samengesteld van meer dan 30 uur aan geluiden van de Rode Planeet: het gehuil van de wind, het gezoem van de (door de rover uitgezette) helicopter Ingenuity’s bladen, en nu, een nieuw nummer: elektrostatische ontladingen,” voegde Chide toe.
