Marsą viršijančio 1800 kilometrų ilgio debesis atskleidžia retą atmosferos fiziką

Vaizdas: Illustrative image · European Space Agency · CC BY-SA 3.0 igo · Šaltinis

Virš Arsia Mons Marse susidarantis milžiniškas, pailgas vandens ledo debesys atsiranda dėl neįprastos fizikos – homogeniško nukleacijos, anksčiau laikytos tik teorine ir gamtoje nepastebėta.

Tyrėjai atskleidė įdomų atmosferos reiškinį, kuris reguliariai vyksta virš Arsia Mons, Marso ramiojo ugnikalnio. Kiekvienais metais virš ugnikalnio ankstyvomis rytinėmis valandomis susidaro milžiniškas pailgas vandens ledo debesys, kuris driekiasi iki 1800 kilometrų, laikosi kelias valandas ir išsisklaido iki vidurdienio. Nuo jo atradimo 2018 metais šis Arsia Mons Pailgasis Debesis (AMEC) mįslingai stebino mokslininkus, nes jo elgesys neatitiko įprastų debesų formavimo modelių.

Paprastai debesų lašeliams ar ledo kristalams susidaryti reikalingos kondensacijos branduolėliai – pavyzdžiui, dulkių dalelės. Marse, kur paviršius yra dulkėtas, mokslininkai tikėjosi, kad ledo kristalai kaupsis ant skraidančių dulkių grūdelių. Tačiau esami modeliai nesugebėjo atkartoti pastebėto AMEC reiškinio, kol fizikai neįtraukė retai stebimos homogeniškos nukleacijos proceso. Šiame procese vandens garai tiesiogiai kristalizuojasi į ledo daleles be tarpininkų branduolių ar dulkių, panašiai kaip lašeliai spontaniškai susidaro atvirame ore, o ne ant paviršiaus.

Homogeniška nukleacija reikalauja itin didelio vandens garų prisotinimo, sąlygų, kurias anksčiau laikyta įmanomomis tik retuose situacijose, pavyzdžiui, Veneroje ar Žemės atmosferos viršutiniuose sluoksniuose. Nustebinančiai, Marsas gali pasiekti šias sąlygas dėl unikalios Arsia Mons topografijos ir plonos planetos atmosferos sąveikos. Ugnikalnio 19 kilometrų aukštis veikia kaip milžiniška aerodinaminė kliūtis: vėjai stumia drėgną orą aukštyn, kuris greitai atvėsta 30 °C per dešimt minučių ir kelia santykinę drėgmę iki lygių, leidžiančių ledui savarankiškai kristalizuotis.

„Egzotiška homogeniškos nukleacijos fizika buvo būtina, kad mūsų modeliai galėtų atkartoti AMEC,“ paaiškino pagrindinis tyrimo autorius Jorge Hernandez-Bernal. Nors modelis tobulai neprognozuoja kiekvieno debesies elgesio aspekto, jis įtikinamai rodo, kad be šio proceso debesis nesusidarytų. Šie atradimai rodo, kad Marsas gali pasiekti anksčiau neįvertintus drėgmės kraštutinius lygius.

Europos Kosmoso agentūros Mars Express misija vaidino svarbų vaidmenį stebint AMEC daugelį metų. Mars Express aukštos laiko raiškos duomenys suteikė precedento neturintį detalumo debesies susidarymo ir išsklaidymo stebėjimui, tapdami raktu sprendžiant paslaptį.

Šis atradimas turi platesnių pasekmių už Marso ribų. Jis rodo, kad atmosferos reiškiniai kitose planetose gali vykti pagal fizikos principus, kurie nebūtinai stebimi ar tikėtini remiantis vien Žemės atmosfera. Kaip apibendrino Colin Wilson, Mars Express projekto mokslininkas, „Suprasti šį egzotišką Marso debesį reikėjo egzotiškos fizikos, ir panašūs principai gali būti taikomi kitų planetų atmosferoms.“