Каждое утро на Марсе вырастает облако длиной 1800 километров: откуда оно берется

Команда под руководством Хорхе Эрнандеса-Берналя из Парижа сопоставила снимки аппарата Mars Express с компьютерной моделью марсианской атмосферы. Прежние расчеты не воспроизводили облако таким, каким его видели камеры. Когда исследователи добавили в модель возможность образования льда без пыли, результат стал похож на снимки. Это поддерживает их гипотезу, хотя некоторые свойства облака в модели все еще отличаются от реальных.

Облако возникает у Арсии каждую весну и лето в южном полушарии Марса. В этот период на планете также идет пыльный сезон. По утрам у вулкана появляется белая полоса из частиц водяного льда. Она растет с подветренной стороны, достигает длины до 1800 километров, а затем быстро исчезает: лед испаряется. Такой цикл повторяется ежедневно в течение нескольких месяцев.

Вулкан помогает облаку возникнуть, но не выбрасывает материал, из которого оно состоит. Арсия возвышается примерно на 20 километров и преграждает путь ветру. Когда воздух обтекает гору, в атмосфере возникает волна, которая за несколько минут поднимает влажный воздух на несколько километров. По расчетам исследователей, температура при этом может упасть на 30 градусов за десять минут.

Все о Марсе: есть ли жизнь, сколько лететь и почему называют Красной планетой

Холодный воздух способен удерживать меньше водяного пара, поэтому при таком резком охлаждении относительная влажность быстро растет. Обычно пар оседает на мельчайших частицах и образует капли воды или кристаллы льда. На Земле такими частицами могут служить соль, пыльца, сажа и пыль. В марсианской атмосфере эту роль, как предполагают ученые, играет пыль.

Но для облака у Арсии модель указывает на другой путь. Воздух настолько сильно перенасыщается водяным паром, что кристаллы льда могут возникать без посторонних частиц. Физики называют этот процесс гомогенным зародышеобразованием. По оценке авторов, для него нужна относительная влажность более чем в 100 тысяч раз выше той, с которой люди обычно сталкиваются на Земле. Речь не о большом количестве воды в воздухе, а о том, насколько содержание пара превышает предел насыщения при данной температуре.

Условия для такого процесса создает сочетание разреженной марсианской атмосферы, высокого вулкана и быстрого охлаждения воздуха. Ранее ученые предполагали, что лед без посторонних частиц может возникать в верхних слоях атмосфер Земли и Венеры, но подтвердить это наблюдениями не удалось. Результаты новой работы указывают на то, что подобный механизм может действовать на Марсе.

Исследователи использовали данные трех инструментов Mars Express: камеры визуального мониторинга VMC, стереокамеры высокого разрешения HRSC и спектрометра OMEGA. Аппарат привлек внимание к вытянутому облаку в 2018 году и с тех пор регулярно следил за ним. Его орбита позволяет снимать Марс утром, когда облако существует, и прослеживать, как оно меняется в течение нескольких часов. Большинство марсианских орбитальных аппаратов не могут наблюдать этот участок в нужное время суток.

Фото ESA/DLR/FU Berlin