Marsas daugelį metų liko tarsi meistriškas vengimo specialistas. Mokslininkai seniai įtarė, kad jo dulkėtoje atmosferoje kartais turi šoktelėti kibirkštis, tačiau planeta atkakliai nesiūlė nieko, ką būtų galima pavadinti vienareikšmiu įrodymu. Dabar pagaliau užfiksuotas signalas, kuris skamba kaip gerai pažįstama plazmos fizikos reakcija – vadinamasis whistleris, radijo „švilpukas“, siejamas su atmosferiniais išlydžiais.
Whistleris nėra pati žaibo iškrova, o jos radijo „šešėlis“. Kai įvyksta žaibo išlydis, susidaro platus elektromagnetinių bangų spektras. Žemiausio dažnio bangos gali patekti į jonosferą ir keliauti plazmoje išilgai magnetinio lauko linijų. Kadangi skirtingo dažnio bangos sklinda nevienodu greičiu, signalas išsitęsia laike, ir paverstas garsu jis tampa būdingu, žemyn slenkančiu „piuuuu“. Žemėje tai yra visiška klasika.
Marsas čia kelia problemų, nes neturi globalinio magnetinio lauko, kuris mūsų planetoje tarnauja kaip greitkelis tokioms bangoms. Vis dėlto paaiškėjo, kad net ir „pusiau magnetinis“ Marsas gali sukurti sąlygas whistleriui sklisti – tik tam reikia pataikyti į labai siaurą aplinkybių „langą“.
Marsas be magnetosferos, bet su magnetinio lauko „kišenėmis“ ir ypatingu oru
Signalą 2015 metų birželį užfiksavo aplink Marsą skriejantis zondas. Mokslininkai peržiūrėjo daugiau nei 108 tūkstančius plazmos bangų matavimų „momentinių nuotraukų“, tačiau rado tik vieną kandidatą, atitinkantį whistlerio kriterijus. Tai tarsi ieškoti vienos natos viso orkestro šnaresyje – ir būtent tas vienišas radinys daro atradimą tokį stulbinantį.
Detekcija įvyko naktinėje planetos pusėje, virš srities, kurioje 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 globalinio magnetinio lauko, dar nereiškia, jog jis visiškai „kurčias“ elektriniams reiškiniams. Jo plutoje išliko lokaliai įmagnetintų regionų – senosios planetos dinamo liekanos. Būtent jie kartais gali suformuoti trasą, kuria whistleris pasiekia orbitoje esančius instrumentus.
Antra sąlyga dar kaprizingesnė: jonosfera turi būti pakankamai „pralaidi“, kad plazmos bangos nesusilpnėtų iki nebepastebimo lygio. Čia itin svarbi nakties pusė – kai Saulės neapšviestoje pusėje jonosfera elgiasi kitaip nei dieną. Iš to susiformuoja kosminis tikslumo žaidimas: tinkama vieta, tinkama magnetinio lauko geometrija, tinkamas paros metas ir zondas, skrendantis pro šalį idealiu momentu.
Ar šis atradimas kažką keičia?
„NASA“ marsaeigis „Perseverance“ buvo suprojektuotas taip, kad galėtų aptikti su dulkėmis ir dulkių „velniais“ (angl. dust devils) susijusius elektros išlydžius. Tai būtų daugiau kibirkštinė, su dulkėmis susijusi Marso elektros versija, o ne klasikinės vandens debesų audros. Šie du tyrinėjimų keliai nebūtinai vienas kitą paneigia – Žemėje taip pat egzistuoja labai įvairūs išlydžių tipai – nuo galingų žaibų iki subtilių, vos pastebimų reiškinių.
Šis atradimas nėra vien akademinė įdomybė. Atmosferinė elektra gali būti pavojinga elektronikai ir medžiagoms, o Marsas ir taip nėra svetingas, 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, kalbant apie senesnes, galbūt gyvybei palankesnes Marso sąlygas.
Iš pirmo žvilgsnio atrodo paradoksalu: peržiūrėti dešimtis tūkstančių duomenų pavyzdžių ir rasti tik vieną stiprų atvejį. Tačiau būtent tokia vieniša registracija gali būti privalumas – ji verčia tyrėjus laikytis ypatingo atsargumo ir tikslumo. Planetologiniuose tyrimuose dažnai laimi ne kiekybė, o kokybė ir atitikimas fizikos dėsniams. 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, lokaliniai, priklausomi nuo paros meto ir net nuo to, ar tuo metu virš atitinkamo magnetinio „koridoriaus“ praskrenda zondas. Mokslo požiūriu tai jokiu būdu nėra nesėkmė – tai informacija apie tai, kokia siaura yra „anga“, pro kurią Marsas išduoda savo elektrines paslaptis.
Ką tai reiškia būsimoms misijoms?
Kas nors, kas kada nors palietė durų rankeną po pasivaikščiojimo kilimu, puikiai žino, kad statinė elektra gali būti neproporcingai „pikta“, palyginti su reiškinio mastu. Dabar įsivaizduokite įrangą, kuri turi veikti metus ar dešimtmečius be remonto, dulkėtoje aplinkoje, kur viskas nuolat trinasi, įsielektrina ir išsikrauna, o dar prisideda stipri radiacija ir ekstremalios temperatūros. Net ir „miniatiūriniai“ išlydžiai elektronikai yra problema, kurią lengvabūdiškai 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“, geriau jį detaliai aprašyti dabar, kol dar nepradėjome siųsti ten jautresnių sistemų, skafandrų ir gyvenamųjų modulių.
