Облак с дължина 1800 км се появява почти всеки ден на Марс

Гигантски облак, който се появява почти ежедневно над угасналия вулкан Арсия на Марс и може да достигне около 1800 километра дължина, вероятно се образува по по-необичаен механизъм, отколкото учените очакваха.

Нови компютърни симулации показват, че ледените частици в него могат да възникват директно от водните пари, без да се нуждаят от прахови частици като основа за образуването си.

Феноменът е известен като Arsia Mons Elongated Cloud (AMEC) – удължения облак над Арсия. Той се образува в района на високия близо 20 километра вулкан Arsia Mons, разположен в огромната вулканична област Тарсис, южно от марсианския екватор.

Резултатите от новото изследване са публикувани в научното списание Nature Geoscience и предлагат обяснение за микрофизичните процеси, които позволяват на облака да се развива в изключително разредената атмосфера на Червената планета.

AMEC е наблюдаван подробно от мисията Mars Express на Европейската космическа агенция, която изучава Марс от орбита повече от две десетилетия.

Облакът е особено впечатляващ не само заради размера си, но и заради поведението си. Той се появява в ранните сутрешни часове през определени сезони, развива се бързо на запад от вулкана и само няколко часа по-късно изчезва с повишаването на температурата.

Учените го определят като орографски облак – облак, чието образуване е свързано с движението на въздушни маси над планински релеф.

Подобен принцип съществува и на Земята. Когато влажният въздух бъде принуден да се издигне по планински склон, той се охлажда и при подходящи условия водните пари кондензират или замръзват.

На Марс обаче условията са много по-екстремни.

Симулациите показват, че при издигането на въздуха по склоновете на Арсия се създава силна атмосферна вълна, която пренася въздушните маси бързо към по-голяма височина.

Температурата им може да спадне с около 30 градуса по Целзий само за 10 минути.

Това рязко охлаждане увеличава относителната влажност до степен, при която може да се задейства процес, известен като хомогенна нуклеация.

Именно тук се крие една от най-интересните части на откритието.

При образуването на облаци на Земята водата обикновено използва микроскопични частици – например прах, морска сол, полени или сажди – като ядра, около които се формират капчици или ледени кристали. Процесът е известен като хетерогенна нуклеация.

Марс също разполага с огромно количество атмосферен прах. Новите модели обаче показват, че AMEC може да се формира чрез хомогенна нуклеация – ледът възниква без необходимост от прахова частица, която да служи като ядро.

Това не означава, че в марсианската атмосфера няма прах или че той никога не участва в образуването на облаци. Изследването показва, че при специфичните и екстремни условия над Арсия съществува физически механизъм, който позволява образуването на ледени частици и без него.

Учените разглеждат и възможен източник на необходимата вода.

Част от водните пари може да произхождат от слой скреж около върха на вулкана, който при подходящи условия предоставя допълнителна влага на въздушните маси, преминаващи над планината.

Самият облак не остава дълго над Марс. След като сутрешните температури се повишат, ледените частици се изпаряват и огромната облачна структура може напълно да изчезне само за няколко часа.

Наблюдението на явлението е предизвикателство и за космическите апарати около планетата. Много орбитални сонди са проектирани така, че наблюдават определени райони в по-късните часове на марсианския ден, когато AMEC вече е изчезнал.

Mars Express има важно предимство. Неговата Visual Monitoring Camera позволява наблюдения в моменти, когато огромният сутрешен облак все още е видим.

За новото изследване учените използват данни от три инструмента на Mars Express – Visual Monitoring Camera, High Resolution Stereo Camera (HRSC) и спектрометъра OMEGA.

Макар феноменът да е известен от по-ранни наблюдения, продължителното проследяване и моделирането му дават на учените възможност да разберат по-добре не само един необичаен облак, а и движението на водата, температурните промени и атмосферната динамика на Марс.

AMEC е особено ценна естествена лаборатория именно защото се появява многократно при сходни сезонни условия. Това позволява наблюденията да бъдат сравнявани с атмосферни модели и да се проверява дали симулациите възпроизвеждат реалното поведение на марсианската атмосфера.

Откритието е важно и за по-големия въпрос как водата циркулира в съвременната атмосфера на Марс – планета, която днес изглежда изключително суха, но продължава да съдържа вода под формата на лед, скреж и водни пари.