Біля марсіанського вулкана Арсія в певну пору року щоранку з’являється довга вузька хмара з водяного льоду. Науковці роками не могли пояснити, як вона утворюється. Тепер її вдалося відтворити в комп’ютерній моделі. Для цього довелося припустити, що пара замерзає просто в повітрі, без пилинок, на яких зазвичай осідає. Досі такий процес вважали неможливим в атмосфері будь-якої планети.
Щоранкова поява хмари
Щороку під час пилового сезону, який припадає на весну і літо в південній півкулі Марса, з підвітряного боку вулкана Арсія з’являється тонка біла смуга з водяного льоду. Вона формується щодня на світанку. За даними Gizmodo, за якихось три години хмара видовжується до 1800 кілометрів, після чого відривається від гори і зникає.
Така довжина перевищує протяжність України із заходу на схід, яка становить приблизно 1300 кілометрів. У середньому смуга росте на 600 кілометрів щогодини.
Межі звичних моделей
Регулярні знімки орбітального апарата Mars Express фіксують хмару з 2018 року, повідомляє ESA. Спостереження показали, що вона належить до орографічних. Так називають хмари, що виникають, коли повітря натрапляє на підвищення рельєфу і мусить підніматися вгору, де охолоджується.
На Землі механізм їхнього утворення добре вивчений. Проте моделі, побудовані на цьому знанні, роками не могли точно відтворити марсіанську хмару. Імовірно, у розрахунках бракувало одного фізичного процесу, який досі не враховували.
Лід без пилинок
Земні хмари утворюються через гетерогенну нуклеацію. Водяна пара конденсується на мікроскопічних частинках пилу, морської солі та інших сухих речовин. Ці частинки називають ядрами конденсації.
Теоретично хмара може виникнути і без них. Такий процес називають гомогенною нуклеацією. Він потребує надзвичайно високої вологості, тому в земних умовах його не вважають реальним способом утворення хмар. Хорхе Ернандес-Берналь з Університету Сорбонни, головний автор дослідження, пояснює, що пара при цьому одразу стає крижаними частинками, ніби краплі конденсату з’являються посеред кімнати, а не на шибці.
Коли науковці додали гомогенну нуклеацію до метеорологічної моделі Марса, розрахунки відтворили характерні риси хмари біля Арсії. Результати опублікували 7 жовтня в рецензованому журналі Nature Geoscience. Автори називають їх першим свідченням того, що водяна пара в атмосфері планети може замерзати без ядер конденсації.
Перенасичене марсіанське повітря
Перенасиченим називають повітря, у якому водяної пари більше, ніж воно здатне втримати за певної температури. За звичайних умов лід на пилинках утворюється вже за незначного перенасичення. Для гомогенної нуклеації на Марсі, як показували попередні розрахунки, рівень насичення має бути приблизно в 100 тисяч разів вищим.
Пилу в марсіанській атмосфері багато. Тому такі екстремальні значення вважали недосяжними, адже надлишок пари мав би сконденсуватися на частинках задовго до того.
Утім і спостереження, і моделі вже вказували на сильне перенасичення марсіанського повітря водяною парою. Хорхе Ернандес-Берналь зазначає, що раніше таких умов на Марсі не спостерігали, але нова робота переконливо свідчить, що вологість там справді може сягати цих екстремальних значень.
Хвиля над вулканом
За версією команди, вітер, огинаючи Арсію, через крутий підйом рельєфу утворює потужну атмосферну хвилю. Вона стрімко піднімає вологе повітря високо вгору. Там воно раптово охолоджується, вологість різко зростає, а пара спонтанно замерзає в частинки хмари.
Цю гіпотезу ще потрібно підтвердити. Автори зазначають, що висновок стосується й окремих земних хмар і, можливо, атмосфер інших планет.
