Гигантское облако на Марсе могло стать результатом необычных физических явлений

Фото из открытых источников

Вытянутое облако Арсия Монс — это полоска водяного льда, которая появляется с подветренной стороны 20-километрового вулкана Арсия Монс — самого южного из трио гигантских марсианских щитовых вулканов, известных под общим названием Тарсис Монтес, — весной и летом в южном полушарии Марса. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Вытянутое облако Арсия Монс (AMEC) формируется, растягивается и исчезает в течение одних марсианских суток, достигая длины до 1800 км, прежде чем испариться. Цикл повторяется каждое утро в течение нескольких месяцев.

Орбитальный аппарат ESA Mars Express впервые сфотографировал это облако в 2018 году и с тех пор ведет за ним наблюдение.

Исследователи планет давно определили его как орографическое облако, тип облака, наблюдаемый также на Земле, которое образуется, когда ветер обтекает горы или вулканы.

Но компьютерные симуляции, основанные на этом предположении, никогда не смогли бы воспроизвести то, что в действительности увидел Mars Express.

«Для создания модели AMEC нам потребовалось включить в нее некоторые экзотические физические явления… явления, которые, хотя и описаны в учебниках, рассматриваются как теоретические и обычно считаются невозможными в природе», — сказал ведущий автор исследования Хорхе Эрнандес-Берналь из Сорбоннского университета и CNRS. «Раньше такого в действии точно не наблюдалось. Как только мы включили эти физические принципы в наши симуляции, AMEC получился именно таким, каким мы его себе представляли».

На Земле облака обычно образуются в результате гетерогенной нуклеации. Водяной пар конденсируется на мельчайших частицах, таких как пыль, соль, пыльца или сажа.

Ученые полагали, что тот же процесс, использующий пыль, происходит и на Марсе.

«По данным AMEC, образование облаков происходит без необходимости использования всего этого „материала“», — сказал Эрнандес-Берналь. «Водяной пар напрямую превращается в ледяные облачные частицы без какого-либо промежуточного этапа. «Это похоже на появление капель конденсата посреди комнаты, а не на окне. Мы называем это гомогенной нуклеацией, и мы никогда раньше не наблюдали подобного в атмосфере планет. Это совершенно неожиданно».

Теоретики предполагали, что это может происходить в верхних слоях атмосферы Земли и Венеры, но это так и не было подтверждено.

Для этого процесса требуется экстремальное перенасыщение, при котором относительная влажность более чем в 100 000 раз превышает ту, которая обычно наблюдается на Земле.

Результаты моделирования, проведенного командой, позволяют предположить, что Арсия Монс способна создать подобные условия.

Когда ветер воздействует на вулкан, его основная масса генерирует мощную волну, которая за считанные минуты поднимает скопления влажного воздуха на несколько километров вверх.

Воздух быстро охлаждается: температура падает примерно на 30 градусов всего за 10 минут, а влажность резко возрастает.

Затем водяной пар самопроизвольно замерзает, превращаясь в ледяные частицы облака.

«Раньше мы не наблюдали подобных условий на Марсе, но наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что влажность на планете действительно может достигать таких экстремальных уровней», — сказал Эрнандес-Берналь.