Облако длиной 1800 километров над Марсом показало необычную физику, считавшуюся исключительно теоретической
iXBT.com ·
Регулярно над марсианским вулканом Арсия (Arsia Mons) появляется гигантское вытянутое облако водяного льда длиной до 1800 километров. Оно формируется ранним утром, держится несколько часов и исчезает днём, повторяя цикл месяцами. С момента открытия в 2018 году феномен оставался загадкой: поведение облака не укладывалось в стандартные модели. Теперь же международная группа учёных выяснила причину, и она оказалась совершенно неожиданной — AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud) нарушает базовое правило, по которому на Земле и, как считалось, на Марсе образуются облака.
Регулярно над марсианским вулканом Арсия (Arsia Mons) появляется гигантское вытянутое облако водяного льда длиной до 1800 километров. Оно формируется ранним утром, держится несколько часов и исчезает днём, повторяя цикл месяцами. С момента открытия в 2018 году феномен оставался загадкой: поведение облака не укладывалось в стандартные модели. Теперь же международная группа учёных выяснила причину, и она оказалась совершенно неожиданной — AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud) нарушает базовое правило, по которому на Земле и, как считалось, на Марсе образуются облака.
Обычно для появления облачных капель или ледяных кристаллов требуется ядро конденсации. На Марсе с его пылевой поверхностью логично предположить, что кристаллы льда нарастают именно на взвешенных песчинках. Но модель AMEC не совпадала с наблюдаемым явлением, пока физики не ввели в уравнения процесс, описанный в учебниках как теоретический и до сих пор не наблюдавшийся в природе: гомогенную нуклеацию. Водяной пар превращается в ледяные частицы без какого-либо промежуточного шага, без пыли, без ядра. «Это как если бы капли конденсата выступили посреди комнаты, а не на оконном стекле», — объясняет ведущий автор работы Хорхе Эрнандес-Берналь.
Условия для такого процесса требуют экстремального перенасыщения водяным паром. До сих пор физики подозревали, что подобное возможно разве что на Венере или в верхних слоях земной атмосферы, но считали это исключительно редким событием — если возможным вообще. Марс, как выяснилось, способен создавать нужные параметры благодаря уникальному сочетанию рельефа и разреженной атмосферы. Вулкан Арсия высотой около 19 километров действует как гигантский аэродинамический барьер: ветры загоняют влажный воздух вверх, за 10 минут температура падает на 30 °C, а относительная влажность резко подскакивает до значений, при которых лёд кристаллизуется сам собой.
«Чтобы создать AMEC в моделировании, нам потребовалась эта экзотическая физика. Как только мы её включили, облако возникло именно так, как появляется в наблюдениях», — говорит Эрнандес-Берналь. Команда подчёркивает: модель пока не воспроизводит поведение облака с абсолютной точностью, но сам факт, что без гомогенной нуклеации оно не появляется вовсе, является серьёзным аргументом. «Мы никогда не видели таких условий на Марсе раньше, но наши результаты убедительно показывают, что влажность на планете действительно может достигать этих экстремальных уровней», — добавляет учёный.
Научный руководитель проекта Mars Express Европейского космического агентства (ESA) Колин Уилсон называет результат настоящим достижением миссии: «Mars Express открыл AMEC, следил за облаком годами и теперь помогает раскрыть секреты его формирования». Аппарат отслеживает изменения облака с временным разрешением в часы, что даёт беспрецедентно детальную картину короткоживущих явлений на Марсе.
Главный вывод работы выходит далеко за пределы Марса. Атмосферные процессы на других планетах могут вести себя совсем не так, как на Земле, и для их объяснения может требоваться физика, до сих пор считавшаяся исключительно теоретической. «Облака на Земле и Марсе, казалось бы, подчиняются одним правилам, — резюмирует Уилсон, — но понимание этого экзотического марсианского облака потребовало экзотической физики. И это может быть так же для других планет».