Πώς οι θύελλες σκόνης στον Άρη δημιουργούν ηλεκτρισμό και αλλάζουν τη χημεία του πλανήτη

Η αραιή ατμόσφαιρα και το σκονισμένο έδαφός του δημιουργούν ένα περιβάλλον όπου η συνεχής κίνηση παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Θύελλες και στρόβιλοι σκόνης σαρώνουν την επιφάνεια, αναδιαμορφώνοντας συνεχώς το τοπίο και τροφοδοτώντας διεργασίες που αλλάζουν τη χημεία του πλανήτη και οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να κατανοούν πλήρως, αναφέρει το Science Daily.

Η πλανητική επιστήμονας Alian Wang έχει μελετήσει αυτό το φαινόμενο σε βάθος. Σε μια σειρά μελετών, με την τελευταία να δημοσιεύεται πρόσφατα στο περιοδικό Earth and Planetary Science Letters, εξετάζει πώς αυτές οι ηλεκτρικά φορτισμένες δραστηριότητες επηρεάζουν τη χημεία του Άρη, ιδίως μέσω της επίδρασής τους στα ισότοπα.

Όταν τα σωματίδια σκόνης συγκρούονται και τρίβονται μεταξύ τους μέσα στις θύελλες στον Άρη, δημιουργούν στατικό ηλεκτρισμό. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει ισχυρά ηλεκτρικά πεδία που προκαλούν ηλεκτροστατικές εκκενώσεις, φαινόμενα που εκδηλώνονται ευκολότερα στον Άρη απ’ ό,τι στη Γη, εξαιτίας της πολύ χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης. Αυτά τα φαινόμενα μπορεί να εμφανίζονται ως αχνά φωτεινά εφέ, κάπως παρόμοια με τα σέλαα, και πυροδοτούν αλυσιδωτές ηλεκτροχημικές αντιδράσεις οι οποίες επηρεάζουν τόσο την ατμόσφαιρα όσο και την επιφάνεια του πλανήτη.

Τι παράγουν οι ηλεκτρικές εκκενώσεις

Για να μελετήσει αυτές τις διεργασίες, η Wang και η ομάδα της στο στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις αναπαρήγαγαν στο εργαστήριο συνθήκες παρόμοιες με εκείνες του Άρη, με τη βοήθεια δύο ειδικών θαλάμων προσομοίωσης. Τα πειράματα έδειξαν ότι οι ηλεκτρικές εκκενώσεις μπορούν να παράγουν πτητικές ενώσεις χλωρίου, ενεργοποιημένα οξείδια, αερομεταφερόμενα ανθρακικά άλατα και υπερχλωρικά ή χλωρικά άλατα – συστατικά που θεωρούνται βασικά για το σύγχρονο χημικό περιβάλλον του Άρη.

Προηγούμενη έρευνα της ίδιας ομάδας είχε ήδη δείξει ότι η ηλεκτρική δραστηριότητα που σχετίζεται με τη σκόνη παίζει σημαντικό ρόλο στον κύκλο του χλωρίου στον Άρη. Ο πλανήτης διαθέτει εκτεταμένες αποθέσεις χλωριδίων, κατάλοιπα αρχαίων αλμυρών νερών. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι κατά τη θερμή και ξηρή Αμαζόνια περίοδο (3,3 ή 2,9 δισ. χρόνια πριν, έως σήμερα), τέτοιες διεργασίες θα μπορούσαν να παράγουν ανθρακικά, υπερχλωρικά άλατα και πτητικές ενώσεις χλωρίου, σε συμφωνία με όσα έχουν ήδη εντοπίσει διαστημικά σκάφη.

Ηλεκτροχημεία από τη σκόνη

Για να κατανοήσουν καλύτερα τον μηχανισμό, οι ερευνητές εξέτασαν επίσης την ισοτοπική σύσταση του χλωρίου, του οξυγόνου και του άνθρακα που προκύπτουν από αυτές τις εκκενώσεις. Διαπίστωσαν σταθερή μείωση των βαρύτερων ισοτόπων και στα τρία στοιχεία. Σύμφωνα με την Wang, αυτά τα ισοτοπικά «δακτυλικά αποτυπώματα» αποτελούν ισχυρή ένδειξη ότι η ηλεκτροχημεία που προκαλείται από τη σκόνη είναι μία από τις κυρίαρχες διεργασίες που διαμορφώνουν σήμερα το σύστημα επιφάνειας-ατμόσφαιρας του Άρη.

Με βάση αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα νέο μοντέλο για τον σύγχρονο κύκλο του χλωρίου και τον σχηματισμό αερομεταφερόμενων ανθρακικών αλάτων στον Άρη. Το μοντέλο δείχνει ότι οι ηλεκτρικά ενεργοποιημένες αντιδράσεις μέσα στις θύελλες σκόνης απελευθερώνουν χημικές ενώσεις στην ατμόσφαιρα, οι οποίες αργότερα εναποτίθενται ξανά στην επιφάνεια ή περνούν στο υπέδαφος, συμβάλλοντας στη δημιουργία νέων ορυκτών.

Πρόσθετη υποστήριξη σε αυτή την υπόθεση έδωσαν και οι πρόσφατες παρατηρήσεις του ρόβερ Perseverance της NASA, το οποίο κατέγραψε 55 ηλεκτρικές εκκενώσεις σε στροβιλιζόμενες στήλες σκόνης – που ονομάζονται σκονοδιάβολοι (dust devils) –και θύελλες. Τα ευρήματα αυτά ενισχύουν την άποψη ότι η ηλεκτροχημεία της σκόνης δεν είναι ένα θεωρητικό σενάριο, αλλά μια ενεργή και συνεχιζόμενη διαδικασία στον Άρη.

Η σημασία αυτής της έρευνας, πάντως, δεν περιορίζεται στον Κόκκινο Πλανήτη. Αντίστοιχες ηλεκτροχημικές διεργασίες θα μπορούσαν να εκδηλώνονται και σε άλλους κόσμους, όπως η Αφροδίτη, η Σελήνη ή ακόμη και σώματα του εξωτερικού ηλιακού συστήματος.