NASA研究新發現 火星上可見「聖艾爾摩之火」

[新頭殼newtalk] 美國航空太空總署（NASA）戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）近期研究發現，直升機在火星上飛行的時候，旋轉的螺旋槳足以讓周圍的空氣發出藍光，原理就如同地球上看到的「聖艾爾摩之火」。

著名的美國科學家與政治家，長年投身於電學研究的富蘭克林，是第一個觀察並確認聖艾爾摩之火真相的科學家，他在 1749 年時就已提出聖艾爾摩之火的本質不是神蹟或是火焰，而是電。

聖艾爾摩之火的成因是一種電暈放電（corona discharge）現象，是由於週遭環境非常大的電位差（大雷雨中很常見），超越空氣的擊穿電壓（約每公尺 3 百萬伏特），使空氣成為了導體，並在導電的過程中放出強光。雖然名稱中有「火」這個字，但其實一點都不熱，而火星的大氣密度只有地球海平面大氣水平的 1 %，在這份研究之前，人們認為這樣的現象在火星上不可能發生。

這份研究說，當螺旋槳旋轉的時候，會撞上火星大氣中的塵埃粒子，特別是直升機靠近地面的時候，地面的塵埃更多地被攪動飛舞在空中。螺旋槳會因此而摩擦起電，就像人們拿一個氣球與頭髮摩擦會起電的道理一樣，會使得周圍的空氣開始導電。這個過程叫做「大氣分解」（atmospheric breakdown）。

這份研究計算顯示，在地球環境下需要每米 300 萬伏特的電場才能觸發「電子崩瀉」（electron avalanche）使「大氣分解」，而在火星環境下，只需要每米 3 萬伏特，因為火星大氣比較稀薄，裏面的游離電子撞上下一個二氧化碳的路程較長、允許它加速的距離較大，導致撞上的速度也較快，一旦感應到螺旋槳的電場，也會產生加速運動撞向大氣中的二氧化碳分子。在衝擊的過程中，二氧化碳分子的電子也會受到衝擊而脫離二氧化碳分子，也成為游離電子，從而使得空氣中的游離電子不斷增多，因此稱作「電子崩瀉」。

主要研究者之一 NASA 戈達德太空飛行中心的研究人員威廉·法瑞爾（William Farrell）說：「直升機已經在火星上完成了多次飛行任務，但是並不在火星的夜間飛行，因此還未有機會觀察到，未來的無人機會安排在夜間飛行，也許就會看到這種景象。」

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