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2018年,一场沙尘暴裹住了整个火星,几个月里遮天蔽日。原计划工作3个月、结果干

2018年,一场沙尘暴裹住了整个火星,几个月里遮天蔽日。原计划工作3个月、结果干了14年的机遇号火星车,因为太阳能板断了粮,永远失联在这场风暴里。现在,一项新研究发现,这场风暴可能还干了另一件事:给火星大气充电,局部电场一度逼近打出火花的边缘。

这场风暴在学界鼎鼎有名。它席卷全球,当时有好几台轨道器和火星车同时盯着看,是人类研究最充分的火星天气事件之一。按火星自己的历法,那一年是火星34年,风暴也因此得名火星34年全球沙尘暴。美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校(University of Alabama in Huntsville)的博士生Chali Idosa Uga盯上的,是它不太起眼的一面:电。研究发表在《行星科学杂志》(The Planetary Science Journal)上。

火星上没有雷雨。那里的大气主要是二氧化碳,稀薄得只有地球的1%左右,撑不起地球式的雷暴云。但火星有沙尘暴。狂风把漫天尘粒卷上高空,颗粒之间不停碰撞、摩擦。这和冬天脱毛衣是一个道理:摩擦会让电荷分家,一部分颗粒带正电,一部分带负电。在地球上,这点电很快就顺着潮湿的空气漏掉了。火星大气又干又稀薄,导电性差,电荷漏不走,只能越攒越多。

攒到什么程度?Uga用这场风暴的观测资料建了模型,把尘埃浓度、大气结构、湍流、导电率这些因素放在一起算。结果显示,风暴期间,低层大气在特定高度、特定区域出现了电荷分离可能持续存在的地带,模型算出的电场强度逼近击穿条件。所谓击穿,就是电场强到足以让气体发生电离并导电,可能产生类似火花或闪电的放电现象。

Uga特意强调,这项研究没有宣称在火星上探测到了闪电,到目前为止也没有人拿到火星放电的确凿证据。他问的是一个更精确的问题:全球沙尘暴会不会造出适合强电场生长的环境。模型的回答是:会,而且时间和位置都能算出来。

这对未来的火星任务是个提醒。以往大家认为沙尘暴会带来三种麻烦:遮挡阳光、影响散热、看不清路。这项研究补上了第四种:静电。带电的尘埃不只是脏东西,它可能通过静电作用更容易附着在太阳能电池板、仪器镜头等敏感表面上,增加清理难度。设备上攒下的电荷,还可能在导电部件之间拉出电弧,干扰电子设备,损坏暴露在外的仪器。研究没有评估具体某台航天器的风险,但按Uga的说法,大风暴来的时候,火星近地面本身就是一个有结构的静电环境。

如果这些区域真的发生电击穿,释放的能量可能改变风暴局部的大气化学反应。火星土壤里存在高氯酸盐等与氧化化学有关的物质,近地表的化学环境也一直让科学家头疼,因为它们影响着有机分子能不能保存下来,而有机分子的保存,直接关系到火星上能不能留下生命的痕迹。沙尘暴的静电效应,可能是我们寻找生命迹象时需要纳入考量的一个变量。

下一步,Uga打算用实验室里的放电实验来检验模型,再等未来的探测器带上合适的仪器去现场验证:模型算出的那些带电区域,到底会不会发出可以测到的电信号。

等人类登陆火星,除了防风防尘,或许还得学会与一颗会带电的星球共处。

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图为地球上的2018年,即火星第34年,发生的全球性沙尘暴,这场沙尘暴席卷了整个火星,图源:NASA

信源:Nelson, Russ. "Martian dust storms may generate atmospheric electrical conditions that could impact future missions." Phys.org, edited by Lisa Lock, 1 July 2026