|
Самое необычное облако Марса
|
|
|
|
Ученые, используя данные с аппарата Mars Express Европейского космического агентства в сочетании с современной метеорологической моделью Красной планеты, обнаружили, что за самым необычным облаком на Марсе может скрываться какая-то экзотическая физическая аномалия. Статья под названием «Однородное зарождение льда из водяного пара, о котором свидетельствуют вытянутые облака на Марсе» опубликована в журнале Nature Geoscience.
|
|
|
|
Каждую весну и лето в южном полушарии Марса, в марсианский пыльный сезон, мы наблюдаем появление впечатляющего облака — вытянутого облака над вулканом Арсия (Arsia Mons Elongated Cloud, AMEC), самого красивого облака на Красной планете.
|
|
|
|
Этот белый шлейф из водяного льда появляется с подветренной стороны от вулкана Арсия высотой 20 км (12 миль). Он формируется, растет и исчезает ежедневно, вытягиваясь на расстояние до 1800 км (1120 миль) — почти в два раза больше, чем протяженность Великобритании, — после чего быстро испаряется. Этот цикл повторяется каждое утро в течение нескольких месяцев.
|
|
|
|
Mars Express впервые обнаружил AMEC в 2018 году и с тех пор неоднократно наблюдал это периодически появляющееся облако. Исследователи изучили его эволюцию, яркую динамику и интригующее поведение, определив, что это орографическое облако: тип облаков, также наблюдаемый на Земле, который образуется, когда ветер проходит мимо скалистого рельефа вулкана или горы.
|
|
|
|
|
|
|
Однако, когда мы пытались смоделировать, как именно возникает облако, наши расчеты просто не воспроизводили то, что мы видим на изображениях — до сих пор.
|
|
|
|
"Чтобы создать AMEC в нашем моделировании, мы обнаружили, что нам необходимо включить некоторые экзотические физические данные… физика, которая, хотя и включена в учебники, рассматривается как теоретическая и обычно считается, что ее не существует в природе. Этого, безусловно, никто раньше не видел в действии", - говорит Хорхе Эрнандес-Берналь из LMD/CNRS/Университета Сорбонны в Париже, ведущий автор нового исследования. "Как только мы включили эту физику в наше моделирование, AMEC появился именно так, как мы надеялись".
|
|
|
|
"Совершенно неожиданно": редкий процесс в действии
|
|
|
|
На Земле и в других местах облака обычно образуются, когда влажный воздух охлаждается, а водяной пар конденсируется в капли жидкости или кристаллы льда. Обычно это происходит с помощью процесса, известного как гетерогенное зарождение, который требует присутствия в атмосфере частиц другого "вещества", на котором пары могут задерживаться и конденсироваться, — например, соли, пыльцы, сажи или пыли. Считается, что на Марсе это пыль.
|
|
|
|
«Похоже, что в случае с AMEC образование облаков происходит без участия всего этого "мусора", — добавляет Эрнандес-Берналь. — Водяной пар превращается непосредственно в частицы ледяных облаков, минуя промежуточную стадию. Это похоже на то, как капли конденсата появляются в центре комнаты, а не на окне. Мы называем это гомогенным нуклеацией, и мы никогда раньше не наблюдали такого процесса в атмосфере планеты. Это совершенно неожиданно».
|
|
|
|
Ученые предполагали, что этот процесс может происходить в верхних слоях атмосферы Земли и Венеры, но его там не наблюдали. Его редкость объясняется тем, что для этого процесса нужны исключительные условия: экстремально высокая относительная влажность, в 100 000 раз превышающая обычную для повседневной жизни на Земле.
|
|
|
|
«Мы никогда не наблюдали таких условий на Марсе, но наше открытие убедительно свидетельствует о том, что влажность на планете действительно может достигать таких экстремальных значений», — говорит Эрнандес-Берналь.
|
|
|
|
Эрнандес-Берналь и его коллеги обнаружили, что AMEC находится в уникальном месте, где разреженная атмосфера Марса и возвышающийся рядом вулкан Арсия создают условия, необходимые для наблюдения этого редкого процесса в действии.
|
|
|
|
Когда ветры проносятся мимо горы Арсия, массив вулкана вызывает мощную волну, которая поднимает влажные потоки воздуха на несколько километров всего за несколько минут. Это быстро охлаждает атмосферу, в результате чего температура всего за 10 минут падает на 30 градусов, а уровень относительной влажности резко повышается. Водяной пар затем самопроизвольно замерзает непосредственно в частицах облака, образуя AMEC.
|
|
|
|
Хотя некоторые аспекты смоделированного облака не совсем соответствуют наблюдениям, "результат замечательный", - говорит Эрнандес-Берналь. "У нас не так много информации об атмосфере Марса, как об атмосфере Земли, поэтому воспроизведение AMEC в такой степени является большим успехом для модели".
|
|
|
|
Исследователи основывали свое моделирование на данных с трех камер на борту Mars Express: камеры визуального мониторинга, стереокамеры высокого разрешения и OMEGA. Mars Express может получать изображения больших участков поверхности Марса с высоким разрешением, и это один из немногих космических аппаратов, находящихся на орбите Марса, наряду с космическим аппаратом ESA ExoMars Trace Gas Orbiter, который может вести наблюдения в утренние часы, когда работает AMEC.
|
|
|
|
«Mars Express также может отслеживать изменения в облаках в масштабах всего нескольких часов, что дает нам уникальную возможность наблюдать за кратковременными явлениями на планете, — говорит научный сотрудник проекта Mars Express в Европейском космическом агентстве Колин Уилсон. — В целом это открытие — настоящее достижение миссии и ее ученых: Mars Express обнаружил аномальный марсианский экваториальный слой облаков, в течение многих лет следил за ним и наблюдал за его изменениями, а теперь помогает раскрыть секреты его формирования».
|
|
|
|
Помимо того, что это открытие расширяет наше понимание атмосферных процессов на Марсе и других планетах, оно показывает, что при изучении планет во Вселенной (в том числе экзопланет) не стоит сбрасывать со счетов маловероятные процессы.
|
|
|
|
Уилсон добавляет: «Хотя облака на Земле и Марсе подчиняются одним и тем же "правилам", для понимания этого необычного марсианского облака потребовались необычные физические законы — и, возможно, так обстоит дело и в других уголках космоса».
|
|
|
|
Источник
|
