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【毅力号首次捕获火星雷声:人类确认第四颗存在雷电的行星】经过对NASA"毅力号"

【毅力号首次捕获火星雷声:人类确认第四颗存在雷电的行星】经过对NASA"毅力号"火星车历时两年采集的声学数据进行分析,法国图卢兹大学Baptiste Chide领衔的研究团队首次在火星上探测到确凿的雷电活动。该团队对火星车麦克风记录的约28小时音频数据进行了系统筛查,识别出55次与放电现象相关的声学事件,其中7次记录了完整的放电过程。这一发现使火星成为继地球、木星和土星之后,第四颗被确认存在雷电现象的天体。尽管火星大气压仅为地球的0.75%,但频繁的沙尘活动为静电积累提供了条件。与地球、木星和土星依赖水冰云中的粒子摩擦不同,火星的雷电主要由岩石尘埃颗粒的摩擦起电(triboelectric effect)驱动。由于大气稀薄,击穿空气所需的静电势垒较低,即使放电能量仅相当于人体冬季接触金属门把手时的静电水平(约几十毫焦耳),也足以形成可被探测到的放电现象。"毅力号"搭载的SuperCam科学载荷配备的录音设备,在任务第1296个火星日(Sol 1296)的沙尘天气中首次清晰捕捉到雷声信号。声学图谱显示,每次放电事件包含三个特征峰值:前两个峰值源于放电过程对麦克风电路产生的电磁干扰(非声学信号),最后一个峰值则是放电产生的压力波(即真正的雷声)。根据电磁信号与声学信号的时间差推算,观测到的雷电事件发生在距离火星车约1.9米处。数据分析表明,55次雷电事件中有54次发生在风速处于测量值前30%的强风环境中。结合同期记录的风声与沙粒撞击声,研究人员推断火星雷电主要发生在尘卷风(dust devil)这类局地性强对流活动中,而非覆盖范围广阔但风速较低的大型沙尘暴。尽管单次放电能量微弱,但持续的雷电活动对火星大气化学具有潜在重要性。高能量放电可分解稳定分子,生成高反应性物质。此前在火星表面检测到的过氧化氢、高氯酸盐等强氧化剂,以及大气中甲烷的不稳定性,都可能与雷电诱导的化学反应相关。该发现为解释火星甲烷快速消失之谜提供了新的物理机制。此外,雷电放电对精密电子设备构成潜在威胁。明确火星雷电的发生频率与环境条件,对未来无人及载人火星任务的风险评估具有工程价值。同时,该研究成果也为研究金星、土卫六(泰坦)等表面干燥天体上的类似现象提供了参考模型。