У пилових вихорах на Марсі можуть формуватися умови для незвичайних реакцій.
Кілька років тому на Марсі виявили рідку воду, хоча водою цю рідину можна назвати з деякою натяжкою, швидше це дуже солонний розчин. Складається він переважно з хлоридів і перхлоратів, які присутні в марсіанському грунті. З хлоридами все досить просто - їх повним-повно на Землі, взяти хоча б кількість солі, що міститься в морській воді. Тому і їх наявність на Марсі анітрохи не дивно, особливо враховуючи, що там колись був океан. А ось з перхлоратами все набагато цікавіше.
Самі по собі перхлорати - сильні окислювачі. Їх використовують як компоненти твердого ракетного палива і вибухових речовин, а отримують виключно синтетичним шляхом. У природі перхлірати в дуже невеликих кількостях можна знайти в родовищах нітрату натрію в Чилі.
На Марсі ж все зовсім по-іншому. Ще в 2008 році апарат Фенікс виявив у пробах марсіанського грунту аномально високу концентрацію перхлоратів. Дивно було ще й те, що ставлення вмісту перхлоратів у ґрунті до вмісту хлоридів було в 1000 разів вище, ніж на Землі. Спочатку дослідники висунули гіпотезу, що «зайвий» перхлорат міг потрапити в марсіанський грунт з двигунів самого посадкового модуля. Однак у такому випадку в пробах були б знайдені й інші компоненти ракетного палива, а їх там не було. До того ж наступні місії підтвердили високий вміст перхлоратів і в інших областях планети, а це означає, що перхлорат має марсіанське походження. Якщо погодитися з тим, що хімічних заводів, бойових дій і ракетних пусків на Марсі ніколи не було, то виникає питання, звідки там взялося стільки перхлорату?
Один з варіантів - фотохімічна реакція між хлоридами, що містяться в ґрунті, і кисневими радикалами, що утворюються в повітрі під дією ультрафіолету. Вважається, що подібні процеси призвели до утворення природних перхлоратів на Землі. Але якщо припустити, що такий же механізм синтезу перхлоратів існує і на Марсі, то залишається абсолютно незрозумілим, звідки взялася така колосальна відмінність у концентрації. Відповідь на цю загадку спробували дати дослідники з Китаю і США, які «звинуватили» в синтезі перхлоратів марсіанських пилових дияволів.
Пилові дияволи, або смерчі - зовсім не рідкісне атмосферне явище на Марсі. Але як вони можуть бути причиною хімічної реакції? Згідно з висунутою гіпотезою, всьому причиною можуть бути електричні розряди, які виникають в цих пилових вихорах.. При терті часточок пилу один про одного на них можуть формуватися електростатичні заряди, при цьому більш дрібні і рухливі частинки накопичують негативний заряд, а на більш великих частинках формується позитивний заряд. Дрібні частинки здатні підніматися вище, в той час як більш важкі частинки залишаються ближче до поверхні, що в результаті створює різність потенціалів.
А далі відбувається найцікавіше: за рахунок низького атмосферного тиску на Марсі в пиловому вихорі формуються специфічні умови для електричного розряду, в результаті чого потік електронів іонізує навколишній газ і виникає плазма. Схожий ефект можна спостерігати в газорозрядних лампах. Іони і вільні радикали, що містяться в плазмі, в свою чергу можуть реагувати з речовинами на поверхні, в тому числі окисляючи хлориди до перхлоратів.
Дослідники відтворили такий механізм в лабораторії, заодно показавши, що його ефективність на порядки вище фотохімічного способу утворення перхлоратів. Тож цілком можливо, що саме пилові дияволи за довгий час змогли наситити марсіанський ґрунт перхлоратами в планетарних масштабах.
За матеріалами Earth and Planetary Science Letters.