Необычное облако длиной 1800 км на Марсе подтвердило чисто теоретическую физику

Из года в год над марсианским гигантом Арсия (Arsia Mons) поднимается колоссальное ледяное шлейф-облако, протяженность которого достигает 1800 километров. Оно зарождается на рассвете, существует всего несколько часов и бесследно исчезает к полудню, циклично повторяя этот процесс на протяжении месяцев. С момента своего открытия в 2018 году аномалия ставила исследователей в тупик, поскольку её динамика напрочь отрицала привычные научные модели. Группа международных экспертов наконец установила природу этого явления: загадочное AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud) нарушает фундаментальный принцип формирования облаков, актуальный как для Земли, так и для Красной планеты.

Обычно для зарождения капель или ледяных кристаллов необходим центр притяжения — так называемое ядро конденсации. Учитывая пыльный ландшафт Марса, логично было предполагать, что микрочастицы льда кристаллизуются на взвешенных в воздухе песчинках. Однако математические симуляции сходились с реальностью лишь тогда, когда физики внесли в уравнения концепцию, прежде числившуюся исключительно в разряде сугубо теоретических и никогда не фиксировавшуюся в естественной среде — гомогенную нуклеацию. Водяной пар трансформируется в ледяные микроструктуры напрямую, минуя любые промежуточные стадии, без пылевых частиц и посторонних оснований. «Это сопоставимо с ситуацией, когда конденсат оседает прямо посреди пустой комнаты, а не на оконном стекле», — поясняет главный координатор проекта Хорхе Эрнандес-Берналь.

Подобный сценарий требует предельного перенасыщения воздушной массы влагой. До сих пор считалось, что подобные условия вряд ли осуществимы где-либо, кроме Венеры или верхних слоев земной оболочки, да и то в качестве редчайшего исключения. Как выяснилось, марсианский рельеф в тандеме с разреженным воздухом способен генерировать нужный микроклимат. Вулкан Арсия, взмывающий ввысь на 19 километров, выполняет функцию масштабного барьера: воздушные потоки выталкивают влагу вверх, из-за чего температура рушится на 30 °C всего за 10 минут, а уровень относительной влажности взлетает до критических отметок, запускающих самопроизвольную кристаллизацию льда.

«Для воспроизведения AMEC в виртуальной среде нам понадобилась эта нестандартная физика. Как только мы задействовали её, облако смоделировалось с абсолютной точностью», — делится Эрнандес-Берналь. Специалисты акцентируют внимание на том, что симуляция пока не охватывает все нюансы поведения объекта, однако сам факт того, что без гомогенной нуклеации облако вовсе не образуется, служит весомым доказательством. «Мы никогда прежде не сталкивались с подобными условиями на Марсе, но наши выводы недвусмысленно доказывают: атмосферная влажность здесь способна достигать столь экстремальных показателей», — добавляет исследователь.

Руководитель миссии Mars Express от Европейского космического агентства (ESA) Колин Уилсон расценивает этот прорыв как триумф программы: «Именно Mars Express обнаружил AMEC, наблюдал за ним годами, а теперь помог разгадать тайну его генезиса». Космический аппарат фиксирует трансформации облака с почасовой детализацией, предоставляя беспрецедентный массив данных о скоротечных процессах на Марсе.

Значение этого открытия далеко выходит за рамки марсианских исследований. Законы атмосферной механики на иных небесных телах могут кардинально отличаться от земных, требуя применения экзотических разделов физики, ранее считавшихся чисто умозрительными. «На первый взгляд, облака на Земле и Марсе подчиняются единым законам, — подводит итог Уилсон, — но чтобы постичь природу этого марсианского феномена, потребовалась нестандартная физика. Вполне вероятно, что с тем же мы столкнемся при изучении других планет».

Источник: iXBT