研究發現：火星沙塵暴會產生電磁共振波

火星探測車和直升機處於沙塵暴中的示意圖。（ShutterStock）

【大紀元2021年11月09日訊】（大紀元記者笛睿編譯報導）地球上的舒曼共振波（Schumann resonance）是一種由閃電引發的訊號。火星上也有這種訊號。一份新研究認為，火星上的舒曼波很可能是由火星上的塵埃粒子之間互相作用產生的電場所引發。

火星是個沙塵漫天的環境，了解這些塵埃粒子的活動規律以及它們在火星地表產生的等離子粉塵系統，是人類規劃登陸火星項目需要考慮的重要因素之一。

2009年美國宇航局（NASA）深空網絡（DSN）內一個34米的射電望遠鏡在火星上一場沙塵暴的期間，探測到頻率分別為7.83 Hz、14.1 Hz和20.3 Hz的舒曼波。

舒曼波是一種電磁駐波。駐波通常由波長、周期、頻率和波速都相同，但是傳輸方向相反的兩個正弦波互相干涉而成。駐波的波形在原地保持不動，所以得此名。

1954年德國物理學家溫弗里德·奧托·舒曼（Winfried Otto Schumann）最早提出大氣內低頻電磁駐波的理論，之後奧地利科學家最先開始研究地球和電離層之間的電磁駐波。

科學家認為舒曼波最可能是由放電的過程引發的，在地球上，則是地面和電離層下層之間空腔中的閃電引起。而火星的大氣很乾燥，那裡常見的是龍卷風一樣的沙塵暴。這些風暴直徑可達上百米，持續幾分鐘。

研究人員猜測，火星上塵埃粒子之間形成電荷的過程可能類似地球上火山雲充電的過程：相同物質粒子碰撞後，小的一方帶上負電荷，大的一方帶上正電荷。在引力的作用下，重的粒子沈在旋風的下半部，而輕的粒子漂浮在上半部。不同電荷分離的狀態，就可能導致放電。

但是，這份研究的作者表示，還沒有確鑿的觀測數據證實火星大氣內存在放電過程。現有的火星軌道探測器只能測量火星上層大氣的情況，難以探測到下層大氣。要了解火星上到底是否確實存在舒曼波，需要測量火星地面的電場。

主要研究者之一俄羅斯國家高等經濟研究大學（HSE University）物理系教授波佩爾（Sergey Popel）說：「最理想的辦法是，我們應該測量舒曼波的振幅，觀察這是否和火星上沙塵暴的強度相關。要做到這一點，我們需要敏感度很高的儀器。」

歐洲太空局（ESA）的ExoMars任務計劃在2022年9月發射一個探測車登陸火星。到時候這個項目收集的數據將有助於這方面的研究。

這份研究9月25日發表於行星科學期刊《伊卡洛斯》（Icarus）。

責任編輯：李明