Marsi 1800 kilomeetri pikkune venitatud pilv paljastab haruldasi atmosfääri füüsika nähtuseid

Pilt: Illustrative image · European Space Agency · CC BY-SA 3.0 igo · Allikas

Arsia Monsi kohal Marsil moodustub hiiglaslik venitatud vee-jääpilv ebatavalise füüsika – homogeense nukleatsiooni – tõttu, mida on varem peetud vaid teoreetiliseks ega ole looduses täheldatud.

Teadlased on avastanud põhjuse märkva atmosfääri nähtuse taga, mis toimub regulaarselt Arsia Monsi, Marsi magama jäänud vulkaani kohal. Iga aasta varahommikuti tekib selle vulkaani kohale hiiglaslik vett jääks venitatud pilv, mis võib ulatuda kuni 1800 kilomeetrini, püsib mitu tundi ja hajub enne lõunat. Alates selle avastamisest 2018. aastal on Arsia Monsi Venitatud Pilv (AMEC) teadlasi mõistatama pannud, sest selle käitumine ei vastanud kehtivatele pilve tekkimise mudelitele.

Tavaliselt vajavad pilved või jääkristallid kondenseerumise algelemente – osakesi nagu tolm – et moodustuda. Marsi tolmuse pinna tingimustes oodati, et jääkristallid kogunevad hõljuvale tolmuosakestele. Kuid olemasolevad mudelid ei suutnud AMEC nähtust korrata seni, kuni füüsikud kaasasid harvaesineva protsessi nimega homogeenne nukleatsioon. See protsess hõlmab veeauru otsest kristalliseerumist jääosakesteks ilma vahekeskkonna või tolmuta, sarnaselt piiskade spontaansele moodustumisele avatud õhus, mitte pinna peal.

Homogeenne nukleatsioon nõuab äärmist veeauru üleküllastust, tingimusi, mida varem peeti võimalikuks vaid harvadel juhtudel nagu Veenusel või Maa atmosfääri ülemistes kihtides. Mars suudab neid tingimusi saavutada tänu Arsia Monsi maastiku ja planeedi õhukese atmosfääri unikaalsele koostoimele. Vulkaani 19 kilomeetri kõrgus toimib hiiglasliku aerodünaamilise tõkkena: tuuled sunnivad niisket õhku ülespoole, jahutades seda kiiresti 30 °C võrra kümne minutiga ja tõstes suhtelist niiskustaset nii kõrgele, et jää ise kristalliseerub.

„Homogeense nukleatsiooni eksootiline füüsika oli meie mudelites AMEC tekkimiseks hädavajalik,“ selgitas uurimistöö peamine autor Jorge Hernandez-Bernal. Kuigi mudel ei ennusta pilve käitumise kõiki aspekte täiuslikult, näitab see veenvalt, et ilma selle protsessita pilv ei tekiks. Leiud viitavad, et Marsil võivad esineda varem äratundmata niiskuse äärmused.

Euroopa Kosmoseagentuuri Mars Expressi missioon on AMEC-i jälgimisel mänginud olulist rolli juba mitu aastat. Mars Expressi kõrge ajaliselt lahutusega andmed on pakkunud enneolematult detailset pilti pilve moodustumisest ja hajumisest, aidates lahendada selle mõistatuse.

See avastus omab laiemat tähendust väljaspool Marsi. See vihjab, et atmosfäärinähtused teistel planeetidel võivad toimida füüsikaliste printsiipide alusel, mida tavaliselt Maa atmosfääri põhjal ei oodata ega täheldata. Nagu Mars Expressi projekti teadlane Colin Wilson kokku võttis: „Selle eksootilise Marsi pilve mõistmiseks oli vaja eksootilist füüsikat ja sarnased põhimõtted võivad kehtida ka teiste planeetide atmosfäärides.”