Облако длиной 1800 км на Марсе образуется так, как учёные считали невозможным
В пыльный сезон, который в южном полушарии Марса приходится на весну и лето, с подветренной стороны гигантского вулкана Арсия появляется тонкая белая полоса из водяного льда. Это Вытянутое облако горы Арсия (AMEC) и каждые сутки оно проходит один и тот же цикл:
зарождается у склонов вулкана на рассвете
всего за три часа вытягивается до 1800 километров в длину
отрывается от горы
бесследно исчезает
Впервые облако заметил орбитальный аппарат Mars Express Европейского космического агентства в 2018 году. С тех пор поведение облака ставило планетологов в тупик. Анализ снимков показал, что AMEC относится к орографическим облакам, то есть возникает, когда рельеф местности вынуждает массу воздуха подниматься вверх.
Орографические облака часто встречаются и на Земле, а физика их образования давно изучена. Однако попытки смоделировать AMEC раз за разом заканчивались неудачей, так как симуляции не воспроизводили облако с нужной точностью. Как выяснилось, исследователи опирались не на те физические процессы.
7 октября в журнале Nature Geoscience вышла статья группы планетологов, которым наконец удалось воспроизвести в модели то, что Mars Express наблюдал годами. По словам ведущего автора работы Хорхе Эрнандеса-Берналя из Сорбоннского университета в Париже, ключом к разгадке стала экзотическая физика. Речь о теоретическом явлении, которое считалось неосуществимым в реальной атмосфере.
Хорхе Эрнандес-Берналь в заявлении ЕКА:
Раньше такое в действии определённо не наблюдали. Как только мы добавили эту физику в наши симуляции, AMEC появилось именно так, как мы и надеялись.
На Земле облака формируются за счёт гетерогенной нуклеации. Водяной пар конденсируется на микроскопических частицах пыли, морской соли и других сухих веществ, которые служат ядрами конденсации. Теоретически облака могут возникать и без таких частиц, однако этот процесс, гомогенная нуклеация, требует экстремально высокой влажности воздуха.
В земных условиях гомогенную нуклеацию не рассматривают как реальный механизм образования облаков. При этом отсутствие явления на Земле не означает, что оно невозможно в других уголках Солнечной системы. Когда Эрнандес-Берналь и его коллеги включили гомогенную нуклеацию в метеорологическую модель Марса, симуляция воспроизвела все характерные особенности AMEC.
Авторы исследования в своей работе:
Это открытие показывает, что гомогенная нуклеация происходит на Марсе, даёт первое свидетельство гомогенной нуклеации водяного пара в атмосфере планеты и ставит под сомнение нынешние представления о процессах образования облаков, что также актуально для некоторых облаков на Земле и, возможно, на других планетах.
Ранее учёные подсчитали, что для гомогенной нуклеации на Марсе атмосфера должна быть насыщена водяным паром примерно в 100 000 раз сильнее, чем требуется для образования льда в обычных условиях. Такие значения считались неправдоподобными из-за обилия пыли в марсианском воздухе. Предполагалось, что гетерогенная нуклеация на пылинках будет расходовать избыток пара задолго до достижения экстремальной влажности.
Однако и прямые наблюдения, и компьютерные модели указывали, что в атмосфере Красной планеты может возникать сильное пересыщение. Новая работа добавляет к этому весомое свидетельство и указывает на гомогенную нуклеацию в пересыщенном воздухе как на механизм появления AMEC.
Хорхе Эрнандес-Берналь сказал:
Раньше мы не видели таких условий на Марсе, но наше открытие теперь убедительно говорит о том, что влажность на планете действительно может достигать этих экстремальных уровней.
Команда считает, что ветер, обтекающий Арсию, сталкивается с резким перепадом высот и порождает мощную атмосферную волну. Она стремительно поднимает влажные массы воздуха на большую высоту, где те резко остывают, а влажность подскакивает.
В результате водяной пар самопроизвольно замерзает в ледяные частицы и формирует облако, хотя для окончательного подтверждения гипотезы потребуются дополнительные исследования.
- Инженеры MIT создали универсальный двигатель для отправки кубсатов к Марсу
- Криптомиллиардер возглавит первую пилотируемую миссию SpaceX к Марсу
- NASA впервые разогнала роторы марсианского вертолёта быстрее скорости звука – 3750 оборотов в минуту
Об авторе
