Marsas daugelį metų atrodė tarsi meistriškas vengimo specialistas. Mokslininkai seniai įtarė, kad jo dulkėtoje atmosferoje kartais turėtų įsižiebti kibirkštis, tačiau planeta atkakliai nepateikė nieko, ką būtų galima laikyti vienareikšmiu įrodymu. Dabar pagaliau užfiksuotas signalas, skambantis kaip gerai žinoma plazmos fizikos reakcija – vadinamasis whistleris, radijo „švilpukas“, siejamas su atmosferiniais išlydžiais.
Whistleris nėra pati žaibo iškrova, o jos radijo „šešėlis“. Žaibui trenkus, susidaro platus elektromagnetinių bangų spektras. Žemiausio dažnio bangos gali patekti į jonosferą ir sklisti plazmoje išilgai magnetinio lauko linijų. Kadangi skirtingo dažnio bangos keliauja nevienodu greičiu, signalas laike išsitęsia, o paverstas garsu virsta būdingu, žemyn slenkančiu „piuuuu“. Žemėje tai klasikinis ir gerai pažįstamas reiškinys.
Marse situaciją komplikuoja tai, kad planeta neturi globalaus magnetinio lauko, kuris Žemėje tokioms bangoms tarnauja tarsi greitkelis. Vis dėlto paaiškėjo, jog net ir „pusiau magnetinis“ Marsas kartais gali sudaryti sąlygas whistleriui sklisti – tik tam reikia pataikyti į labai siaurą aplinkybių „langą“.
Marsas be magnetosferos, bet su magnetinio lauko „kišenėmis“ ir ypatingomis sąlygomis
Signalas buvo užfiksuotas 2015 m. birželį aplink Marsą skriejusio zondo. Mokslininkai peržiūrėjo daugiau nei 108 tūkstančius plazmos bangų matavimų „momentinių nuotraukų“, tačiau rado tik vieną kandidatą, atitinkantį whistlerio kriterijus. Tai prilygsta vienos natos paieškai viso orkestro šnaresyje – ir būtent tas vienintelis radinys atradimą daro itin reikšmingą.
Detekcija įvyko naktinėje planetos pusėje, virš srities, kur Marso plutoje egzistuoja lokalus magnetinis laukas, maždaug 349 kilometrų aukštyje. Pats „švilpukas“ truko apie 0,4 sekundės ir buvo maždaug dešimt kartų stipresnis už foninį triukšmą. Tai, kad Marsas šiandien neturi globalaus magnetinio lauko, nereiškia, jog jis visiškai „kurčias“ elektriniams reiškiniams. Jo plutoje išliko lokaliai įmagnetintų regionų – senosios planetos dinamo liekanų. Kartais būtent jie gali suformuoti savotišką trasą, kuria whistleris pasiekia orbitoje esančius prietaisus.
Antroji sąlyga dar kaprizingesnė: jonosfera turi būti pakankamai „pralaidi“, kad plazmos bangos nenusilptų iki nebepastebimo lygio. Ypač svarbi naktinė pusė – Saulės neapšviestoje dalyje jonosfera elgiasi kitaip nei dieną. Taip susidaro kosminio tikslumo reikalaujantis scenarijus: tinkama vieta, tinkama magnetinio lauko geometrija, tinkamas paros metas ir zondas, praskrendantis pro šalį idealiu momentu.
Ar šis atradimas ką nors keičia?
Marsaeigis „Perseverance“ buvo suprojektuotas taip, kad galėtų aptikti su dulkėmis ir dulkių „velniais“ susijusius elektros išlydžius. Tai būtų labiau kibirkštinės, su dulkėmis susijusios Marso elektros „versijos“, o ne klasikinės audros, kuriose dominuoja vandens debesys. Šie du tyrimų keliai vienas kitam neprieštarauja: Žemėje taip pat egzistuoja įvairūs išlydžių tipai – nuo galingų žaibų iki subtilių, vos pastebimų reiškinių.
Atradimas svarbus ne vien akademiniu požiūriu. Atmosferinė elektra gali kelti pavojų elektronikai ir medžiagoms, o Marsas ir taip nėra svetinga aplinka – net ir be papildomų rizikos veiksnių. Kita vertus, čia slypi ir cheminė „pagunda“: išlydžiai gali inicijuoti reakcijas, kurių metu formuojasi sudėtingesnės organinės molekulės. Būtent tokie procesai domina astrobiologus, svarstant apie senesnes, galbūt gyvybei palankesnes Marso sąlygas.
Iš pirmo žvilgsnio gali pasirodyti paradoksalu: peržiūrėta dešimtys tūkstančių duomenų pavyzdžių, o rastas tik vienas ryškus atvejis. Tačiau toks vienišas užfiksavimas turi ir privalumų – jis verčia tyrėjus išlikti itin atsargius ir tiksliai vertinti atitikimą fizikos dėsniams. Planetologiniuose tyrimuose dažnai laimi ne kiekybė, o kokybė. Jei spektro forma, dispersija ir aplinkos sąlygos sutampa su whistlerio savybėmis, tai tampa tvirtu atspirties tašku tolesnėms paieškoms.
Vienas whistleris reiškia, kad žaibai Marse nebūtinai turi būti dažni, jog būtų realūs. Jie gali būti reti, trumpalaikiai ir lokalūs, priklausomi nuo paros meto ir net nuo to, ar virš atitinkamo magnetinio „koridoriaus“ tuo metu praskrenda zondas. Mokslo požiūriu tai nėra nesėkmė – tai informacija apie tai, kokia siaura yra „anga“, pro kurią Marsas išduoda savo elektrines paslaptis.
Ką tai reiškia būsimoms misijoms?
Kiekvienas, kuris po pasivaikščiojimo kilimu palietė durų rankeną, žino, kad statinė elektra gali būti neproporcingai „pikta“, lyginant su reiškinio mastu. Dabar įsivaizduokite įrangą, kuri turi veikti metus ar net dešimtmečius be remonto, dulkėtoje aplinkoje, kur viskas nuolat trinasi, įsielektrina ir išsikrauna, o papildomai veikia stipri radiacija ir ekstremalios temperatūros. Net ir „miniatiūriniai“ išlydžiai elektronikai yra rimta problema, kurios ignoruoti būtų klaida.
Naujausi „Perseverance“ duomenys rodo, kad tokie išlydžiai gali būti registruojami tiesiogiai dulkių velnių ir dulkių audrų kontekste – būtent ten, kur būsimos pilotuojamos misijos ir paviršiaus infrastruktūra bus labiausiai pažeidžiamos. Jei Marsas turi „elektrinį įprotį“, jį verta detaliai aprašyti dabar, kol dar nepradėjome siųsti jautresnių sistemų, skafandrų ir gyvenamųjų modulių.
