Всяка сутрин през пролетта и лятото в южното полукълбо на Марс се появява необичаен облак, който постепенно се разтяга на повече от 1600 километра, преди да изчезне. Явлението се повтаря в продължение на няколко месеца, а учените дълго време не успяват да обяснят как точно се образува.

Облакът се появява в близост до вулкана Арсия Монс и е известен като Arsia Mons Elongated Cloud, или удължения облак на Арсия Монс. Откакто е заснет от космическия апарат Mars Express на Европейската космическа агенция (ESA) през 2018 г., изследователите се опитват да установят причините за необичайното му поведение.

Сега за първи път учените успяват да пресъздадат образуването му чрез компютърна симулация. Резултатите показват, че зад явлението може да стои физичен процес, който досега не е наблюдаван пряко в атмосферата на нито една планета, съобщава WIRED.

Изследването е публикувано в научното списание Nature Geoscience на 7 октомври.

„Установихме, че трябва да включим някои необичайни физични процеси, които присъстват в учебниците, но се разглеждат като теоретични и обикновено се смята, че не се случват в природата. Досега със сигурност не сме ги наблюдавали в действие“, обяснява Хорхе Ернандес-Бернал, планетолог от Сорбоната в Париж и водещ автор на изследването.

По думите му, след като учените включват тези процеси в симулациите, облакът започва да се формира по очаквания начин.

Япония подготвя историческа мисия до Марс, която ще върне на Земята проби от неговия спътник Фобос

Как се образува необичайният облак на Марс?

На Земята облаците обикновено се образуват, когато водните пари се охлаждат и се превръщат в миниатюрни капчици вода или ледени кристали. За този процес обикновено са необходими малки частици във въздуха, като прах, сол или сажди, върху които влагата се кондензира.

Новото изследване обаче предполага, че облакът над Арсия Монс се образува по различен начин – чрез процес, наречен хомогенна нуклеация. При него водните пари се превръщат директно в ледени кристали, без да е необходимо наличието на прах или други частици.

„Това е все едно капчици конденз да се появят в средата на стаята, вместо върху прозореца“, обяснява Ернандес-Бернал. Според него подобно явление е напълно неочаквано, тъй като досега не е наблюдавано в планетарна атмосфера.

За да се случи, са необходими изключително специфични условия. Температурата трябва да се понижи рязко с около 30 градуса по Целзий само за 10 минути, като едновременно с това относителната влажност достига необичайно високи стойности.

Важна роля играе самият вулкан Арсия Монс, който се издига на близо 20 километра над околната равнина. Когато въздушните течения достигнат огромния вулкан, релефът му предизвиква образуването на мощна атмосферна вълна. Тя издига влажния въздух на няколко километра височина само за минути.

В резултат въздухът се охлажда рязко, влажността се увеличава и водните пари могат да се превърнат директно в ледени кристали. Именно така според новия модел се образува дългият бял облак, който всяка сутрин се появява над марсианската повърхност.

Учените и преди са предполагали, че хомогенната нуклеация може да протича във високите слоеве на атмосферите на Земята и Венера, но досега не са я наблюдавали пряко.

Причината е, че процесът изисква изключително висока степен на пренасищане на въздуха с водни пари. По данни на ESA условията за образуване на марсианския облак изискват относителна влажност, над 100 000 пъти по-висока от измерваните стойности на Земята.

Преди новото изследване учените не са знаели, че подобни условия могат да възникнат и на Марс.

НАСА може да държи ключа към откриването на живот на Марс, но няма план как да го върне на Земята

Компютърните симулации обаче показват, че съчетанието между разредената атмосфера на Червената планета и огромната височина на Арсия Монс може да ги създаде. Въпреки че някои характеристики на симулирания облак все още се различават от реалните наблюдения, изследователите определят резултатите като значителен напредък.

„Разполагаме с много по-малко информация за атмосферата на Марс, отколкото за земната. Затова възпроизвеждането на облака с такава точност е сериозен успех“, обяснява Ернандес-Бернал.

В изследването учените използват данни от три инструмента на Mars Express, които позволяват да се проследят образуването, разширяването и изчезването на облака в рамките на няколко часа.

Откритието може да допринесе за по-доброто разбиране на атмосферните процеси на Марс, както и на формирането на облаци на други планети, включително Земята и Венера.

Според изследователите резултатите показват, че процеси, смятани досега за малко вероятни в природата, може да имат по-голямо значение за планетарните атмосфери, отколкото се е предполагало.