С конца XIX века годов исследователи изучают северное небо в поисках серебристых облаков, сияющих в темноте. Это — полярные мезосферные облака (polar mesospheric clouds, PMC) и они представляют собой тонкие струи ледяных кристаллов. Чтобы лучше их изучить, в NASA создали искусственные аналоги таких облаков. РМС появляются в сумерках в летние месяцы на высоких широтах. Они состоят из ледяных кристаллов на высоте от 76 до 85 километров над поверхностью Земли. Обычно такие облака не разглядеть днем, но после заката последние лучи Солнца достигают этой высоты, заставляя облака светиться на фоне темнеющего неба.
«Что вызывает большой интерес в этих облаках, так это их чувствительность. Они находятся на грани жизнеспособности в верхних слоях атмосферы, где невероятно сухо и невероятно холодно», — Ричард Коллинз, ведущий автор исследования. Коллинз и его коллеги решили, что эти облака могут иметь какое-то отношение к присутствию водяного пара в верхних слоях атмосферы. Чтобы проверить это, они загрузили суборбитальную ракету водой и запустили ее в небо над Аляской. Чтобы убедиться, что они не смешивают свои искусственные облака с естественными облаками, они решили запустить ракету в зимнее предрассветное небо, когда условия кажутся гораздо менее благоприятными для образования естественных серебристых облаков, чем летом.
Взрыв канистры с 206 литрами воды произошел на высоте 85 километров и спустя всего 18 секунд лазерный луч от наземного лидара обнаружил слабое серебристое облако. За три минуты облако опустилось до высоты 78 км. Чтобы выяснить, что произошло и почему образовалось облако, команде нужно было проявить творческий подход. Хотя у них были измерения температуры атмосферы, у них не было прямых измерений температуры облака, поэтому они провели моделирование формирования серебристых облаков. Смоделированные условия, при которых образовалось облако, позволили команде сделать вывод об изменении температуры, которое должно было иметь место в эксперименте.
Они выяснили, что комбинация падения температуры и повышения точки замерзания позволяет двум температурам пересекаться, что, в свою очередь, вызывает замерзание водяного пара в кристаллы льда. «Впервые экспериментально продемонстрировано, что формирование полярных мезосферных облаков в мезосфере напрямую связано с охлаждением водяным паром», — Ирфан Азим, соавтор исследования. По словам исследователей, это может объяснить, почему серебристые облака, кажется, следуют за космическими запусками. Водяной пар является обычным стоком в выхлопных газах космических аппаратов, и ученые неоднократно наблюдали эту связь в течение арктического лета.
