Исследователи марсианской атмосферы установили механизм формирования протяженного облака, возникающего у подножия вулкана Арсия. Этот объект, известный как вытянутое облако Арсия Монс, достигает длины 1800 километров и появляется циклически в течение весеннего и осеннего сезонов. Высота вулкана, которая составляет 20 километров, создает условия для быстрого подъема влажных воздушных масс. Предыдущие попытки моделирования явления с помощью стандартных физических параметров не позволяли воспроизвести структуру облака, которая наблюдается орбитальным аппаратом Mars Express с 2018 года.
Ключевым фактором оказался процесс, получивший название гомогенная нуклеация. В земных условиях образование облаков происходит путем гетерогенной нуклеации, когда пар конденсируется вокруг мелких частиц пыли, соли или пыльцы. На Марсе, согласно результатам симуляции, водяной пар переходит в ледяные частицы без участия сторонних ядер конденсации. Этот процесс требует чрезвычайно высоких показателей относительной влажности, которые превышают привычные значения в 100 000 раз, что ранее считалось теоретически возможным, но практически не зафиксированным в планетных атмосферах.
Физический механизм реализуется во время движения ветра через препятствие в виде вулкана. Массивное сооружение заставляет воздух стремительно подниматься на несколько километров вверх в течение считанных минут. Температура атмосферы в это время снижается на 30 градусов Цельсия, что вызывает резкий рост влажности. Созданные условия позволяют пару мгновенно превращаться в ледяные кристаллы, формируя видимый из космоса шлейф. После снижения динамического влияния рельефа облако быстро рассеивается, что соответствует наблюдаемым данным относительно ежедневного изменения ее контуров.
Научный коллектив под руководством Хорхе Эрнандеса-Берналя из Университета Сорбонны подтвердил, что включение этих физических параметров в компьютерные модели дает результаты, близкие к реальным наблюдениям. Полученные данные указывают на то, что влажность в верхних слоях атмосферы Марса может достигать значений, необходимых для такого типа фазового перехода воды. Хотя модель не идеально совпадает со всеми визуальными характеристиками облака, исследователи считают этот шаг существенным прогрессом в понимании специфических атмосферных процессов на Марсе.
Анализ подтверждает, что планета обладает более сложными механизмами взаимодействия воздушных масс, чем предполагалось ранее. Обнаружение гомогенной нуклеации в природных условиях меняет представление о физике облаков в разреженной атмосфере. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение других локаций, где подобные условия могут существовать из-за комбинации топографических особенностей и температурных перепадов. Изучение этих процессов остается важной задачей для интерпретации данных, которые поступают с орбитальных станций и наземных исследовательских аппаратов.
