¿Qué tan fuerte es la capacidad de carga eléctrica de las tormentas de polvo marcianas?

En mi respuesta a ¿Cómo se sentiría estar en una tormenta de polvo marciana? Afirmo que sería mejor evitar las tormentas de polvo marcianas, y como una de las razones (además de llevar productos químicos corrosivos como sales de perclorato , peróxido de hidrógeno, partículas de polvo diminutas y afiladas que son fuertemente ablativas, visibilidad reducida, etc.) también menciono la carga triboeléctrica que tales tormentas de polvo podrían causar en la superficie del traje y provocar potencialmente una descarga catastrófica que rompa la tela del traje.

Pero hay otra posible preocupación que también menciono, y son los relámpagos en Marte . Para mí, que los detectáramos directamente en 2009 no es realmente sorprendente, ya que el regolito marciano está cubierto de óxido, óxidos de hierro que le dan ese tinte superficial rojizo por el que el planeta es famoso. Sin embargo, esto me hizo pensar que si las tormentas de polvo marcianas tienen suficiente potencial eléctrico como para que su triboelectricidad se haya sugerido como el principal candidato para generar peróxido de hidrógeno en Marte que se detectó por primera vez en 2003, tales relámpagos no pueden ser raros y distantes entre sí, y el general La capacidad de carga eléctrica de estas tormentas de polvo debe ser bastante impresionante a pesar de su fuerza cinética relativamente baja.

Lo cual me lleva a mi pregunta. Suponiendo que preguntar por eventos de descarga eléctrica de fuerza máxima (léase: relámpagos) sería bastante frívolo si apenas detectamos alguno (lo que no es demasiado sorprendente considerando la visibilidad reducida), tal vez sería más fructífero preguntar sobre la capacidad de carga promedio que transportan;

¿Algún orbitador ha estado midiendo la capacitancia de las tormentas de polvo marcianas, o quizás su fuerza puede establecerse indirectamente midiendo su efecto en la química atmosférica, por ejemplo, cambios locales en la cantidad de peróxido de hidrógeno atmosférico antes, durante y después de la tormenta?

Hay otras formas posibles de establecer esto, incluidas pruebas de laboratorio en regolito marciano simulado en un entorno de presión atmosférica análogo a Marte, o incluso modelos computarizados, por lo que no quiero limitar las respuestas a un puñado de opciones que mencioné para establecer esto. Cualquier información adicional es bienvenida, pero proporcione referencias en sus respuestas.

Con todo ese óxido de hierro por ahí, seguramente cualquier rayo ya tendría un camino seguro hacia el suelo... ?
@Todos No necesariamente, la capa superior de óxido de hierro es bastante delgada, como lo demuestran muchos rovers que recorren su superficie, por lo que estas tormentas de polvo probablemente levantarían esa capa superior en el aire, lo que aumentaría la triboelectricidad de la tormenta y reduciría la conductividad del suelo. Además, no obtiene rayos visibles entre dos placas conductoras a menos que una lleve una carga bastante fuerte y la conductividad de la otra sea baja (o su distancia aumente, pero ese no es el caso aquí). Entonces hay capacitancia. ;)
¿No subiría/hundiría la capa de óxido de hierro de forma continua a medida que la tormenta se moviera... de la misma manera que el calor se mueve en un ciclo convectivo?
@Todos Eso es negativo (¡sin juego de palabras!). :) Habría algún contacto directo, pero debido a la topología irregular de la superficie, la capa inferior de la tormenta sería menos densa en partículas de polvo que un poco más arriba. La capa entre ellos también aumenta la presión del aire con la velocidad de las partículas sobre ella, creando un colchón de aire en la superficie. Eso es esencialmente lo que evita que las cabezas de su disco duro rayen la superficie del disco en su computadora (suponiendo que aún no haya cambiado a SSD).

Respuestas (1)

Como un tipo de diablo de polvo de Marte, puedo decir que el polvo omnipresente generalmente NO se considera afilado. Casi todo es uno de varios minerales arcillosos. Debido a la ausencia de agua abierta y dado que el polvo se ha reciclado continuamente durante muchos milenios (erosionado, transportado, depositado, reerosionado, etc.), ese polvo es uniformemente fino (2-4 m m), "blando" (= arcilla, quizás hidrófila) y placas redondeadas (la arcilla es laminar). De hecho, puede tener componentes químicos hostiles, pero el polvo en sí es arcilla fina.

El entorno eléctrico de la superficie marciana ha sido explorado extensamente por Wm (Bill) Farrell en NASA Goddard . Su trabajo abordará en gran medida sus intereses. . Creo que lo estoy resumiendo correctamente cuando digo que sintió que los remolinos de polvo levantarían tanto el polvo de arcilla como la arena de sílice, aplastándolos para generar cargas triboeléctricas (+ en la arena, que permanece cerca de la base, y - en la arcilla transportada) en alto). Cuando estos 2 materiales cargados se separan verticalmente en la columna de polvo, se produce un campo dipolar. Si esas cargas alcanzan el umbral de voltaje de ruptura para la atmósfera marciana, postuló que se puede formar una "bola de relámpagos" (Fuego de San Telmo). Además, consideró que un filtro UV adecuado podría permitir que las cámaras del módulo de aterrizaje vean esos débiles resplandores durante la actividad diurna de las columnas de remolinos de polvo.

La forma en que esas cargas, campos y descargas influyen en la química cercana a la superficie está más allá de mi base de conocimientos.


WM Farrell ML Kaiser MD Desch JG Houser SA Cummer DM Wilt GA Landis, Detección de actividad eléctrica de tormentas de polvo marcianas , 1999, JGR Planets, V104, E2, pp.3795-3801.

W. Farrell, NASA Goddard, artículos seleccionados