Аппарат MAVEN впервые на Марсе зафиксировал от удара молнии радиоэхо

Международная группа исследователей впервые зафиксировала в атмосфере Марса электромагнитный сигнал, известный как «свистящий атмосферик» — характерное радиоэхо, возникающее при разрядах молний. Данные были получены зондом NASA MAVEN ещё 21 июня 2015 года, однако лишь сейчас учёные смогли подтвердить, что обнаруженная волна действительно является «свистом» — рассеянным следом молнии, прошедшим сквозь ионосферу планеты.

Это открытие имеет фундаментальное значение. Оно не только доказывает, что на Марсе происходят электрические разряды, но и подтверждает универсальность физических законов распространения радиоволн в плазме для Земли и Красной планеты. Ранее учёные не могли с уверенностью говорить о существовании подобных явлений за пределами Земли. На нашей планете молнии тесно связаны с облаками водяного пара, тогда как разреженная марсианская атмосфера содержит его в минимальных количествах. Однако в последние годы появились данные, что электризация может возникать при трении частиц песка во время мощных пылевых бурь, характерных для Марса.

«Свистящие атмосферики» — особый тип сигналов. При ударе молнии генерируется широкий спектр электромагнитных волн. Низкочастотные компоненты способны проникать в ионосферу и распространяться вдоль линий магнитного поля. Поскольку высокие частоты движутся быстрее низких, сигнал растягивается во времени и при преобразовании в звук напоминает нисходящий свист или крик кита. Долгое время считалось, что на Марсе такие «свисты» невозможны из-за отсутствия глобального магнитного поля. Однако у планеты сохранились локальные участки намагниченной коры — остатки древнего поля, которые десятилетия назад теоретически рассматривались как возможные проводники для подобных волн.

Проанализировав 108 418 записей с плазменного волнового прибора зонда MAVEN, команда под руководством физика Франтишека Немеца из Карлова университета в Праге обнаружила единственный, но идеально соответствующий описанию сигнал. Он был зафиксирован ночью на высоте 349 километров над областью с остаточным магнитным полем в коре. Ночное время оказалось критическим фактором: днём солнечное излучение сжимает ионосферу, подавляя распространение плазменных волн.

Сигнал длился около 0,4 секунды, его частота понижалась со временем, а мощность в десять раз превышала фоновый шум. Моделирование магнитного поля и плотности плазмы в том районе показало почти идеальное совпадение с расчётной траекторией сигнала от поверхности до орбиты. Расчёты также указали, что источник разряда по мощности сопоставим с сильным ударом молнии на Земле, хотя до детектора дошла лишь ослабленная часть сигнала.

Редкость таких событий объясняется стечением множества факторов: необходимы мощная вспышка, почти вертикальное магнитное поле, ночная сторона планеты и космический аппарат в нужное время в нужном месте. Менее одного процента проанализированных записей были сделаны в регионах с подходящей магнитной геометрией. Это позволяет предположить, что молнии на Марсе случаются гораздо чаще, чем мы можем зафиксировать.

Открытие имеет важные последствия для астробиологии. Лабораторные эксперименты показывают, что электрические разряды могут запускать синтез ключевых органических молекул. Если подобные процессы действительно идут на Марсе, это становится ещё одним фактором, который учёные должны учитывать, оценивая потенциал планеты для поддержания жизни в прошлом.