Учёные, использующие данные аппарата Марс–Экспресс и современную метеорологическую модель Марса, обнаружили, что за самым любопытным облаком планеты, возможно, стоят экзотические физические процессы.
Каждую весну и лето в южном полушарии, в пылевой сезон, появляется вытянутое облако вулкана Арсия — самое эффектное облако на Марсе. Этот белый шлейф водяного льда формируется с подветренной стороны 20-километрового вулкана Арсия. Он ежедневно растёт, вытягиваясь до 1800 км, и быстро испаряется. Цикл повторяется каждое утро в течение нескольких месяцев.
Марс–Экспресс открыл это облако в 2018 году и с тех пор неоднократно наблюдал его. Исследователи определили, что это орографическое облако, образующееся при обтекании ветром рельефа вулкана. Однако симуляции долго не воспроизводили наблюдения — до недавнего времени.
«Чтобы получить такое облако в модели, пришлось использовать экзотическую физику, которая в учебниках считается теоретической и обычно не реализуется в природе. Раньше её не наблюдали в действии», — говорит ведущий автор Хорхе Эрнандес-Берналь.
Обычно облака образуются при гетерогенной нуклеации: водяной пар конденсируется на частицах пыли, соли или сажи. Для облака вулкана Арсия, по-видимому, происходит гомогенная нуклеация — пар превращается непосредственно в ледяные частицы без посредников.
«Это похоже на конденсат, появляющийся прямо в воздухе, а не на окне. Раньше такого в планетарной атмосфере не наблюдали», — отмечает учёный.
Процесс требует экстремальной относительной влажности — более чем в 100000 раз выше обычной земной. Тонкая атмосфера Марса и высота вулкана Арсия создают нужные условия: ветры поднимают влажный воздух на несколько километров за считанные минуты, температура падает на 30 °C за 10 минут, и пар спонтанно замерзает, формируя облако.
Хотя модель не идеально совпадает с наблюдениями, результат значим: информации об атмосфере Марса гораздо меньше, чем о земной. Данные получены с трёх камер аппарата Марс–Экспресс, который способен наблюдать облако в утренние часы и отслеживать его изменения.
«Это успех для миссии: Марс–Экспресс нашёл облако, следил за ним годами и теперь помогает раскрыть механизм его образования», — говорит научный руководитель проекта Колин Уилсон.
Результат также показывает, что при изучении планет и экзопланет не стоит исключать редкие физические процессы.
🪐 Space Room