根據美國宇航局（NASA）的一項研究，在火星上空飛行的無人機上旋轉的葉片可能會導致微小的電流在火星大氣中流動。這些電流，如果足夠大，可能會導致直升機周圍的空氣發光。這個過程在地球上以更大的規模自然發生，例如有時飛機和船隻上的乘客可能在被稱為“聖艾爾摩之火”（St. Elmo’s Fire）的電風暴中看到這種現象。

位於馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的William Farrell 說：“這種微弱的光芒在傍晚時分最為明顯，因為那時背景天空比較暗。”他是發表在《行星科學雜誌》上關於這項研究的論文的主要作者。“NASA的實驗性Ingenuity直升機在這段時間不飛行，但是未來的無人機可以被允許在晚上飛行，並尋找這種光芒。”

“無人機上快速旋轉的葉片產生的電流太小，不會對飛行器或火星環境造成威脅，但是它們提供了一個機會，可以做一些額外的科學工作，以提高我們對一種叫做’摩擦起電’的電荷積累的理解，”Farrell補充說。

該團隊應用實驗室測量並使用計算機建模來研究電荷如何在無人機的旋翼上積累。電荷積聚也發生在陸地上的直升機葉片上，特別是在多塵的環境中，因此該團隊還使用了對陸地直升機充電的解釋和建模，作為理解火星案例的基礎。

他們發現，當無人機的葉片旋轉時，它們會碰到火星空氣中的微小塵埃顆粒，特別是當直升機靠近地表並將塵埃吹到周圍時。當葉片撞擊塵粒時，電荷被轉移，在葉片上積聚並形成一個電場。當電荷積累到高水平時，大氣開始導電，這個過程被稱為“大氣擊穿”，創造出一群電子，形成一個增強的電流，起到消散或抵消旋翼機上電荷積累的作用。

研究小組發現，擊穿開始於一個無形的“電子雪崩”。電子是具有負電荷的非常小的粒子。電荷使電子對電場做出反應–被正電荷產生的電場吸引，被負電荷產生的電場排斥。自由電子–那些不與原子結合的電子–在導電材料（如銅線）中負責電流的流動。大氣層也可以有自由電子，火星空氣中的少數自由電子感受到來自旋翼機的電場力量，並撞向大氣層中的二氧化碳分子。這種撞擊從二氧化碳分子中釋放出更多的電子，從而放大了電流。

火星的大氣層非常稀薄，其密度大約是地球大氣的百分之一。這種非常低的壓力使得崩潰的可能性更大。在火星上，構成大氣層的分子比像地球這樣的大氣層間隔更遠，因為它們的密度更小。想想看，推動自由電子的電場很像一輛汽車在拖曳比賽中的起步。如果沿途有許多大的障礙物，加速的汽車可能會撞到它們並減速（或停止）。碰撞限制了汽車的速度，使其保持相對緩慢。然而，如果障礙物的間距非常大，那同樣的汽車現在會在撞到障礙物之前加速到高速度。同樣，火星空氣中的額外空間使自由電子在“撞上”一個分子之前有了更大的加速路徑，因此它們可以達到所需的速度，將其他電子從二氧化碳分子中踢開，並在相對的低電場中啟動一個“電子雪崩”。在地球上，同樣的“電子雪崩”可以發生，但在密度較大的大氣層中，電場必須大得多。

儘管在大氣層中飛行的無人機產生的電流很小，但它們可能大到足以使葉片和飛行器其他部分周圍的空氣開始“電子雪崩”，甚至可能發出藍紫色的光芒。

然而，研究人員承認，他們的結果是一種預測，有時大自然有其他計劃。“從理論上講，應該有一些效果，但電子雪崩是否足夠強大到產生髮光，以及在操作過程中是否可以觀察到任何微弱的發光，這些都有待於在未來的無人機火星飛行中確定，”Farrell說，“事實上，人們甚至可以在葉片附近和腿部放置小型電子測量儀來監測任何充電的效果。這種電氣監測器既可以具有科學價值，又可以在飛行過程中為無人機的健康提供關鍵的輸入。”