ТехволнаОблако у Арсии на Марсе могло родиться из пара без пыли
В 2018 году орбитальный аппарат Европейского космического агентства Mars Express зафиксировал у марсианского вулкана Арсия длинный белый шлейф. Дальнейшие наблюдения показали, что это не разовый выброс: облако состоит из водяного льда и возвращается по расписанию сезона. Оно появляется каждую весну и лето в южном полушарии Красной планеты, в тот же период, когда там наступает сезон пылевых бурь.
Ранним утром образование начинает расти у западного склона и под ветром быстро тянется на запад. В наибольшем развитии длина доходит до 1800 километров, а ширина — примерно до 150. Через несколько часов шлейф отходит от места, где собрался, и постепенно испаряется.
На следующее утро все повторяется, и так месяц за месяцем. Вытянутый след Mars Express снял, среди прочего, 24 июня 2024 года. Общий вид планеты с тем же явлением аппарат передал 10 октября 2018 года.
Для ученых странность заключалась не столько в километраже, сколько в способе рождения облака. Прежняя версия ставила на первый план сам вулкан: он меняет движение воздуха, поток поднимается, стынет, и водяной пар оседает ледяными частицами. Такие облака называют орографическими.
На Земле они возникают, когда воздух огибает горы или вулканы. Привычные метеорологические модели, однако, не передавали увиденное над Арсией с нужной точностью. Земной лед в атмосфере почти всегда собирается не в чистом паре.
Мельчайшие твердые частицы — пыль, сажа, соль — служат затравкой: пар садится на них, и уже потом появляются капли или кристаллы. Для Марса исследователи долго отводили сходную роль атмосферной пыли. Совпадение с сезоном бурь делало эту схему особенно убедительной: шлейф возвращался как раз тогда, когда пыли вокруг много.
Команда французских планетологов во главе с Хорхе Эрнандесом-Берналем из Сорбоннского университета допустила иной путь. Если воздух стынет сильно и быстро, пар может собрать ледяные частицы сам, не опираясь на пылинки. Этот механизм называют гомогенной нуклеацией льда.
Чтобы проверить догадку, его встроили в компьютерную модель марсианской атмосферы и сопоставили расчет со снимками облака. Модель показала, что такой путь на Красной планете возможен. Авторы связали результат с двумя особенностями места: разреженной атмосферой и высотой Арсии около 19 километров.
Ветер, обтекающий вулкан, рождает мощную атмосферную волну. За несколько минут она поднимает влажный воздух на несколько километров. При быстром подъеме температура, по расчетам, может упасть на 30 градусов за 10 минут.
Относительная влажность одновременно растет, пар оказывается сильно пересыщенным, и лед способен зародиться без центров кристаллизации. Так, согласно модели, и получается вытянутый шлейф, который с орбиты видят регулярно. Снимки и расчет отвечают на разные вопросы.
Mars Express дал форму, размеры и то, как облако меняется со временем. Само превращение водяного пара в лед аппарат не видел: процесс восстановили на компьютере и лишь затем сравнили итог с кадрами. Расчет позволяет предположить прямое образование льда из пара, без пыли и других мелких частиц, но это согласие модели с изображением, а не прямая съемка зарождения кристаллов.
Если механизм подтвердится, исследователи лучше поймут, как на Марсе собираются ледяные облака и могут ли похожие условия складываться в атмосферах других планет. Выводы представлены в журнале Nature Geoscience.
