Учёные раскрыли загадку гигантского облака длиной 1800 км над вулканом на Марсе
- Облако AMEC длиной до 1800 км возникает почти каждое марсианское утро весной и летом над вулканом Арсия-Монс и исчезает через несколько часов.
- Модели показали, что ветер поднимает воздух вверх по склону, где тот охлаждается на 30 °C за 10 минут; водяной пар превращается в лёд без участия пыли.
- Такую гомогенную нуклеацию прежде не наблюдали в планетарной атмосфере.
Почему это важно: Авторы отмечают, что иные правила погоды на других планетах важно учитывать при поиске жизни за пределами Земли.
Погода на Марсе оказалась сложнее, чем считалось. Над потухшим вулканом регулярно возникает гигантское облако, которое не подчиняется земным законам. Разгадка потребовала от ученых пересмотра привычных моделей.
Источник изображения: ESA/DLR/FU Berlin
Облако, получившее название Arsia Mons Elongated Cloud (AMEC), впервые заметили в 2018 году с помощью аппарата Mars Express. Оно появляется над вулканом Арсия-Монс, высота которого достигает 20 километров. Это потухший вулкан в регионе Фарсида, к югу от экватора Марса. Облако возникает почти каждое утро в весенне-летний период, когда солнечная радиация усиливает ветры у поверхности. Держится оно всего несколько часов, а затем полностью испаряется.
Длина облака может достигать 1800 километров. Это примерно одна двенадцатая часть окружности Марса. Для сравнения: это вдвое длиннее Великобритании или равно расстоянию от Москвы до Екатеринбурга по прямой. На Марсе почти нет водяного пара в атмосфере. Поэтому появление таких крупных облаков, похожих на земные, большая редкость. Ученые долго не могли объяснить это явление.
Сначала специалисты не могли воссоздать облако в компьютерной модели. Тогда они добавили так называемую «экзотическую физику» — явления, которые описаны в учебниках, но считаются теоретическими и в природе не встречаются. После этого модель заработала.
Облако AMEC — орографическое. Оно образуется, когда сильный ветер поднимает водяной пар вверх по склону горы. Похожие облака есть и на Земле, например «Левантер» над скалой Гибралтар. На Земле облака формируются иначе: влажный воздух охлаждается, а вода конденсируется в ледяные кристаллы вокруг мельчайших частиц — пыли, соли, пыльцы или сажи. Этот процесс называют гетерогенной нуклеацией. На Марсе пыли в атмосфере много, но здесь она не участвует.
«Для AMEC облако образуется без всякой «пыли» в воздухе», — пояснил Хорхе Эрнандес-Берналь, планетолог из Университета Страны Басков в Испании (на момент исследования он работал в Сорбонне в Париже). — «Водяной пар сразу превращается в ледяные частицы, минуя промежуточную стадию. Это похоже на капли конденсата, которые появляются посреди комнаты, а не на окне». Такой процесс называют гомогенной нуклеацией. В планетарной атмосфере его раньше не наблюдали. «Это совершенно неожиданно», — добавил ученый.
Ранее другие специалисты предполагали, что гомогенная нуклеация может происходить в верхних слоях атмосферы Земли или в небе Венеры. Но это считалось маловероятным, потому что для процесса нужна влажность примерно в 100 000 раз выше, чем у поверхности Земли. Современный Марс почти лишен воды, поэтому достичь такой влажности кажется невозможным. Данные Mars Express говорят об обратном.
Проект Black Hole Hunters предлагает искать чёрные дыры по данным спутника TESS и алгоритмам ИИ
Когда ветер поднимается по склону Арсия-Монс (этот вулкан более чем вдвое выше Эвереста), возникает мощная волна. Она выбрасывает воздух в верхние слои атмосферы с огромной скоростью. Расчеты показали, что температура этого воздуха может упасть на 30 градусов Цельсия всего за 10 минут. Это не только способствует замерзанию, но и резко повышает влажность внутри волны. Так создаются условия для гомогенной нуклеации.
Откуда берется вода? Часть уже есть в атмосфере, а часть, вероятно, поднимается с вершины Арсия-Монс, покрытой толстым слоем инея. Новые модели помогли лучше понять не только это облако, но и марсианскую метеорологию в целом. «У нас гораздо меньше данных об атмосфере Марса, чем о земной, поэтому воспроизвести AMEC с такой точностью — большой успех для модели», — сказал Эрнандес-Берналь.
Ученые подчеркивают: погода на других планетах может подчиняться иным правилам. Это важно учитывать при поиске жизни за пределами нашей планеты.
