Огромное облако длиной 1600 километров, возникающее над марсианским вулканом Arsia Mons почти каждое утро, формируется благодаря «экзотической физике», которую ученые никогда ранее не наблюдали в атмосферах планет. Новое моделирование показало, что водяной пар превращается в ледяные кристаллы напрямую, минуя привычную стадию конденсации на микрочастицах.
В октябре 2026 года исследователи опубликовали в журнале Nature Geoscience новые данные о таинственном атмосферном явлении на Марсе. Речь идет об удлиненном облаке Arsia Mons Elongated Cloud, известном как AMEC. Этот гигантский шлейф образуется весной и летом в южном полушарии Красной планеты, растягиваясь вдоль экватора на расстояние до 1800 километров — примерно на одну двенадцатую часть марсианской окружности.
Как аппарат Mars Express раскрыл тайну марсианского шлейфа
Атмосфера Марса крайне разрежена, однако планета регулярно удивляет наблюдателей необычными метеорологическими явлениями. Несмотря на дефицит водяного пара в воздухе, над вулканом Arsia Mons с регулярным постоянством возникают облачные массы.
Орбитальный аппарат Mars Express, принадлежащий Европейскому космическому агентству, впервые зафиксировал это образование в 2018 году. Космический аппарат наблюдает за облаком на протяжении многих лет, используя бортовые камеры и спектрометр.
Феномен развивается по строгому суточному расписанию. Шлейф рождается ранним утром под воздействием солнечной радиации и сильных ветров, стремительно вырастает до колоссальных размеров, а затем полностью испаряется спустя всего несколько часов. Наглядным подтверждением служит снимок, который Mars Express получил 24 июня 2024 года, запечатлев структуру гигантской формации.
Компьютерное моделирование процессов над вулканом Arsia Mons
До недавнего времени ученым не удавалось воспроизвести поведение AMEC в компьютерных моделях. Попытки применить стандартные принципы земной метеорологии заходили в тупик. На Земле облака формируются в результате гетерогенной нуклеации: влажный воздух охлаждается, а капли воды или кристаллы льда кристаллизуются вокруг микроскопических частиц пыли, соли, пыльцы или сажи.
На Марсе, несмотря на обилие пыли в атмосфере, этот механизм не работает. Исследовательская группа под руководством Хорхе Эрнандеса-Берналя из парижского университета Sorbonne Université применила принципиально иной подход для создания симуляций на основе собранных данных.
Как пояснил планетолог из Университета Страны Басков и ведущий автор исследования Хорхе Эрнандес-Берналь, «чтобы воспроизвести AMEC в нашем моделировании, нам пришлось включить некоторую экзотическую физику — физику, которая, будучи включенной в учебники, рассматривается как теоретическая и обычно считается не происходящей в природе. Она определенно никогда не наблюдалась в действии раньше. Как только мы включили эту физику в наши симуляции, AMEC возник именно так, как мы надеялись», сообщается на сайте Livescience.
Включение теоретических разделов физики позволило математически воссоздать процесс. Вулкан Arsia Mons высотой около 20 километров управляет этим механизмом. Когда мощные утренние ветра наталкиваются на крутые склоны гигантской горы, они выталкивают влажные воздушные массы на огромную высоту всего за несколько минут.
Физика гомогенной нуклеации в атмосфере Марса
Резкий подъем воздуха вызывает стремительное падение температуры примерно на 30 градусов Цельсия всего за 10 минут, а относительная влажность воздуха возрастает до экстремальных значений. В таких условиях запускается процесс, который ученые называют гомогенной нуклеацией.
Хорхе Эрнандес-Берналь отметил: «Водяной пар превращается напрямую в ледяные частицы облака без каких-либо промежуточных этапов. Это сродни каплям конденсата, появляющимся посреди комнаты, а не на окне. Мы называем это гомогенной нуклеацией, и мы никогда раньше не видели ее в планетной атмосфере. Это совершенно неожиданно», об этом пишет Earthsky.
Такой сценарий ранее считался возможным лишь в теории для верхних слоев земной атмосферы или планеты Венера, однако в природных условиях планет никогда не фиксировался. Проверка модели показала, что уровень влажности в марсианской волне превышает земные показатели в сто тысяч раз. Источником влаги служат как фоновые пары атмосферы, так и толстый слой сезонного иморозного покрытия на вершине самого вулкана Arsia Mons.
Как открытие меняет поиск жизни на далеких экзопланетах
Успешное воспроизведение марсианского облака знаменует собой крупный прорыв в изучении метеорологии соседней планеты. Об этом заявил Колин Уилсон, научный сотрудник проекта Mars Express из Европейского космического агентства, отметив уникальные возможности аппарата фиксировать столь быстротечные явления.
Понимание того, что атмосферные законы на других небесных телах могут подчиняться процессам, считавшимся сугубо теоретическими, меняет подход к анализу данных о далеких мирах. Исследователи подчеркивают, что экзотическая физика, потребовавшаяся для объяснения облака над Arsia Mons, определяет формирование климата и поиск следов внеземной жизни на экзопланетах за пределами Солнечной системы.
По теме
