Гигантское облако над Марсом может формироваться без пыли
Вытянутое облако над марсианским вулканом Арсия формируется почти каждое утро и может простираться примерно на 1800 километров. Учёные считают, что его появление может быть связано с процессом, который до сих пор считался в основном теоретическим: водяной пар превращается в лёд непосредственно, без пылинок или других частиц, на которых обычно образуются ледяные кристаллы.
Исследователи объединили данные наблюдений европейского космического аппарата Mars Express с метеорологической моделью атмосферы Марса. Оказалось, что компьютерная модель смогла воспроизвести характерное длинное облако только после того, как в неё добавили процесс, называемый гомогенной нуклеацией.
Проще говоря, при обычном образовании облаков водяному пару нужна какая-то поверхность, на которой могут начать формироваться капли воды или кристаллы льда. Но при гомогенной нуклеации первые ледяные частицы могут возникать непосредственно из самого водяного пара, без такой «затравки».
По словам исследователей, подобный процесс до сих пор не был непосредственно обнаружен в атмосфере какой-либо планеты.
«Для AMEC, похоже, формирование облака происходит без какой-либо из этих "частиц", — сказал ведущий автор исследования Хорхе Эрнандес-Берналь из LMD/CNRS/Университета Сорбонна в Париже. — Водяной пар непосредственно превращается в ледяные частицы облака, без какого-либо промежуточного этапа. Это похоже на то, как капли конденсата появляются в середине комнаты, а не на окне… Это совершенно неожиданно».
Почему на Марсе вообще возможно такое облако?
На Земле облака обычно образуются благодаря гетерогенной нуклеации. Водяной пар конденсируется на мельчайших частицах — например, на частицах соли, пыльце, саже или пыли. Эти частицы становятся своего рода основой, вокруг которой формируются капли воды или кристаллы льда.
Учёные предполагали, что на Марсе происходит примерно то же самое и что именно марсианская пыль помогает водяному пару превращаться в лёд.
Однако с облаком над Арсией возникла проблема. Модели, в которых ледяные частицы образовывались только на пылинках, не могли воспроизвести его необычно длинный хвост.
Исследователи обнаружили, что модель начинает воспроизводить наблюдаемое облако, если предположить, что часть льда образуется непосредственно из водяного пара.
Для такого процесса требуются совершенно экстремальные условия. Пересыщение водяного пара может достигать примерно 100 000 раз относительно равновесного значения. Это не означает, что обычная «влажность воздуха» составляет 100 000 процентов: речь идёт о том, насколько концентрация водяного пара превышает уровень, при котором он обычно начинает переходить в конденсированное состояние.
Необходимые условия, вероятно, создаёт сам вулкан Арсия.
Как вулкан создаёт ледяное облако длиной 1800 километров
Арсия — огромный вулкан высотой около 20 километров. Когда ветер обтекает его гигантский склон, возникает мощная атмосферная волна.
Эта волна за несколько минут поднимает содержащий водяной пар воздух на несколько километров вверх. При этом воздух быстро расширяется и охлаждается.
По расчётам исследователей, всего примерно за 10 минут температура воздуха может снизиться примерно на 30 °C. В результате относительное содержание водяного пара резко возрастает, и создаются необычные условия, необходимые для образования ледяных частиц непосредственно из пара.
Облако формируется примерно на высоте 45 километров, где марсианской пыли значительно меньше, чем в более низких слоях атмосферы. Именно это, возможно, и объясняет, почему обычное образование льда на пылевых частицах не может полностью объяснить наблюдаемое явление.
После формирования облако быстро вытягивается сильными ветрами, превращаясь в огромный узкий «хвост», который может уходить от вулкана примерно на 1800 километров.
Само облако при этом не является постоянным. Оно появляется утром, быстро увеличивается в размерах, а затем постепенно исчезает. На следующий день процесс повторяется.
Учёные сами сначала сомневались
Интересно, что сами авторы исследования первоначально отнеслись к такой версии с большим скептицизмом.
«Сейчас ответ кажется очевидным, но поначалу мы сами относились к нему с большим скептицизмом», — рассказал Эрнандес-Берналь.
Причина понятна: если принять обычную модель образования марсианских облаков, то для появления такого огромного ледяного образования должна была бы потребоваться соответствующая концентрация пыли. Но модели с одним только пылевым механизмом так и не смогли воспроизвести длинный хвост облака.
Добавление гомогенной нуклеации решило эту проблему.
При этом авторы не утверждают, что процесс уже непосредственно наблюдался в атмосфере Марса. Их вывод основан прежде всего на сопоставлении наблюдений Mars Express с моделированием атмосферы: именно модель с гомогенной нуклеацией смогла воспроизвести характерные особенности облака.
Если эта интерпретация подтвердится дальнейшими наблюдениями и исследованиями, облако над Арсией станет первым убедительным примером того, что такой необычный механизм образования льда действительно может происходить в атмосфере планеты.
И получается довольно парадоксальная картина: огромный марсианский вулкан не просто влияет на движение атмосферы — он может создавать условия, при которых вода превращается в лёд буквально из воздуха, причём без участия пыли.
Источник: J. Hernández-Bernal et al., Nature Geoscience, “Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars”, 7 октября 2026 года. DOI: 10.1038/s41561-026-02089-9.
Комментариев нет:
Отправить комментарий