火星为什么引力比较小（为什么火星上的闪电比地球上的闪电更微弱且罕见）

在我们生活的地球上，闪电是很常见的自然现象之一，尤其是在炎热的夏季。那么，你对闪电的形成原理又知道多少呢？很多人有所不知，哪怕是来自太阳的紫外线辐射、深空的宇宙射线，都可以产生闪电所需要的电荷。但是，若将这样的机制置于火星上，那么可能就不足以让闪电产生。为什么火星上的闪电比地球上的闪电更微弱、且更加罕见？

2006年，科学家们发现了火星上沙尘暴中的微波辐射；2009年，发现了火星存在闪电的第一个证据；科学家们通过一项新的研究，又有了新的发现：因为火星这个红色星球的空气稀薄，所以，倘若闪电存在于火星之上，那么它也不可能像地球上的闪电那样充满活力，并且，还会表现的更加微弱且足够罕见。

火星的气氛比地球的大约薄100倍，平均温度约为零下60摄氏度（零下80华氏度），因为，火星的稀薄大气层与太阳的距离更远，这便意味着火星比地球更冷。灰尘也是火星大气中的永久性部分，尤其在北方的秋季和冬季含量较高，北方春季和夏季相对含量较低，巨大的尘埃常常将“氧化铁尘“覆盖在火星表面。

火星的季节性变化，是由于二氧化碳冰盖的上升和下降，造成了大气中的尘埃在周围移动，以及水蒸气在地表和大气之间移动。在冬季，极地区域中的温度会使部分物质凝结成在其表面上的冰。CO 2 也会升华掉在春季和夏季冰帽，返回到气氛。这种循环的CO 2进出表面上的冰，在火星年的过程中改变由百分之几十的大气质量。

科学家使用探测器通过测量其电场强度的高阶矩，来区分热和非热源的辐射，并得到了火星尘暴发射“非热微波辐射”的证据。在深空网络（DSN）的34米射电望远镜中，安装了探测器进行测量，每天大约进行5小时。只有当一个35公里深的火星尘暴在射电望远镜视场内时，科学家们检测到几小时的一些非热辐射。

并且，这些非热辐射的光谱，在火星舒曼共振的最低三种模式的预测值附近，有显着的峰值（ SR）。SR由火星表面与其电离层之间的同心球腔中形成的电磁驻波引起，并由大规模放电强迫。因此，非热辐射可能是由火星尘暴中的放电所引起的结果。这些调查以及科学小组在过去进行的实验室和现场实验的结果，都推动了观察结果。

因为传感器（仪器噪声）和行星本身的热辐射强度，通常比数值大几个数量级，所以，在低空间分辨率下，传统的基于功率的技术很难区分热辐射和非热辐射。在密歇根大学开发的一种创新的微波探测器中，行星的非热辐射，可以测量信号的功率和峰度。因为，峰度对非热辐射的存在极为敏感，但对热辐射强度或辐射计接收器增益的变化不敏感。因此，它能够检测出比普通热辐射强度低得多的非热辐射。

虽然，科学家们通过欧洲火星快车航天器收集了长达五年的庞大数据，并且，加利福尼亚的艾伦望远镜阵列也收集了三个月的数据，但是，在之后的研究中，尚不能在火星沙尘暴中找到闪电的无线电证据。

于是，为了研究雷电在火星上罕见的原因，科学家们开始专注于研究沙尘暴可能产生的那种闪电。因为，在这些风暴中的沙粒和其他颗粒，都可以通过“摩擦电效应”而产生电荷，这与那些日常静电背后的效果相同。当两个物体反复碰撞、或是相互摩擦的时候，其中一种材料的表面可以从另一物体的表面，通过窃取电子而累积电荷。

在这项新的研究中，科学家们的试验选用了玄武岩的颗粒，这是一种常见于火星地壳的黑暗火山岩。在此过程中，研究人员将实验室内的气压从0.03毫巴变为80毫巴。并且，在一块振动30分钟的平板上，放置约1至2毫米宽的球形颗粒，以产生摩擦电荷。科学家们从盘子中心的一个洞中，通过提取谷物的方式来测量它们的电荷水平。从火星最高火山峰的不到1毫巴，到红色星球深谷的10毫巴以上，火星的平均气压6毫巴。

而在地球上，海平面的平均大气压则约为1000毫巴。Gerhard Wurm是德国杜伊斯堡埃森大学的行星科学家，也是该研究的主要作者。他表示，在一般情况下，由于火星的大气压力，摩擦带电对砂粒大小的影响最小。所以，在低气压下，电荷很难积聚在玄武岩颗粒上。总而言之，火星气压下谷物上的电荷，至少比测试的最高压力小五倍，并且与地球上海平面的平均大气压相比仍然很小。