在干燥的日子里触摸金属门把手,可能会有轻微的静电冲击,这是一种恼人但无害的电荷释放。现在想象同样的现象不断发生在火星表面飞驰的旋涡沙魔中。一组科学家刚刚首次在火星上探测到了这些电放电现象。

火星侦察轨道器拍摄的火星尘魔。这块尘魔高800米,宽30米(图片来源:NASA)
这一发现颇为令人惊讶地来自一个麦克风。当NASA的毅力号火星车于2021年着陆火星时,其高精相机仪器携带了首个在其他星球上运行的麦克风。过去几年里,它录制了超过30小时的火星声音,从风声呼啸穿过大地,到“机智号”直升机旋翼划破稀薄大气的节奏声。

火星上的毅力号探测器搭载的高精相机仪器检测到尘暴中的放电现象。图片来源:Nicolas Sarter
但在两段尘魔内部录制的记录中,科学家们注意到了一些异常现象。特别强烈的信号与典型风噪不符。法国机构的研究人员分析了这些录音,确认它们是电放电的电磁和声学特征,火花在带电尘埃颗粒间跳跃。
这些火星火花背后的物理原理与地球上发生的情况相似,但稀薄的大气层使它们更为常见。当细微尘埃颗粒在风力驱动的旋风中相互摩擦时,摩擦会剥离部分粒子的电子,并将其沉积到其他粒子上。最终,电势足够强大以克服周围空气的阻力,电荷在粒子间跳跃,形成几厘米长的微小电弧,伴随着可听见的冲击波。
在地球上,尽管沙漠地区尘埃经常充满电,但大气条件很少允许此类放电。然而,火星的大气主要是二氧化碳,且大约是地球的大气层的一百倍,这意味着产生火花所需的电荷远少于此。在地球上无法产生放电的能量,在火星上却很容易产生可见的电弧。

2020年好奇号探测车捕获的尘埃恶魔(图片来源:NASA)
这些电放电会加速高度氧化性化合物的形成,这些具有侵略性的化学物质会破坏表面的有机分子并分解大气气体。这终于可以解释火星大气中探测到的甲烷为何消散速度远超光化学能解释的速度。
电活动还影响尘埃运输模式,在火星气候动态中发挥作用,科学家们才刚刚开始理解这一点。更令人担忧的是,这些排放可能对机器人任务的电子设备构成风险,并对未来探索红色星球的宇航员构成真实威胁。最初的一次偶然观测开启了对火星运作方式全新的窗口,证实声学是行星探索的强大工具。
文中核心信息奇奇参考自论文“Baptiste Chide et al, Detection of triboelectric discharges during dust events on Mars”(Nature,2025 年),本内容在此相关信息基础上编撰而成,其中配图,未标注出处者,均为自制或公开图库素材。