Czerwona Planeta od dawna zaskakuje badaczy zjawiskami atmosferycznymi, ale niewiele z nich jest tak charakterystycznych jak AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud). Ta niezwykle wydłużona chmura pojawia się w pobliżu Arsia Mons, jednego z największych wulkanów Czerwonej Planety. Choć wulkan jest obecnie nieaktywny, jego ogromne rozmiary wciąż wpływają na ruch marsjańskiej atmosfery.
Chmura powraca niemal każdego poranka podczas wiosny i lata na południowej półkuli Marsa. Potrafi osiągać długość około 1800 kilometrów, po czym w ciągu kilku godzin zanika. Zjawisko jest znane astronomom od lat, lecz wyjaśnienie jego dokładnego mechanizmu powstawania okazało się znacznie trudniejsze, niż początkowo zakładano.
Czytaj też: Jak Feniks z popiołów. Ta planeta narodziła się w szalonych okolicznościach
Pierwsza obserwacja AMEC sięga bowiem 2018 roku, kiedy to do akcji wkroczyła sonda Mars Express. Początkowo naukowcy zaklasyfikowali ją jako chmurę orograficzną, czyli formację powstającą wtedy, gdy przepływające powietrze napotyka wysoką przeszkodę terenową i zostaje skierowane ku górze. Podobny mechanizm występuje na Ziemi, gdzie wilgotne powietrze unoszące się nad górami ochładza się, a zawarta w nim para wodna ulega kondensacji. W przypadku Marsa sama ta teoria nie wystarczała jednak do odtworzenia obserwowanego zjawiska w modelach komputerowych.
Przełom przyniosły nowe symulacje meteorologiczne, uwzględniające nietypowy sposób powstawania kryształków lodu. Według badaczy potężna masa Arsia Mons wywołuje falę atmosferyczną, która w ciągu kilku minut unosi wilgotne powietrze na wysokość kilku kilometrów. W rezultacie temperatura może spaść nawet o 30 stopni Celsjusza w ciągu zaledwie 10 minut. Tak gwałtowne ochłodzenie prowadzi do skrajnego wzrostu wilgotności względnej i sprzyja tworzeniu się chmury.
Najbardziej zaskakującym aspektem nowego odkrycia jest mechanizm nazywany jednorodną nukleacją lodu. Na Ziemi kryształki lodu w atmosferze zazwyczaj powstają wokół drobnych cząstek, takich jak pył, sól czy inne aerozole. Działają one jak zarodki, na których para wodna może osadzać się i zamarzać. Proces ten określa się mianem nukleacji heterogenicznej.
W przypadku marsjańskiej chmury symulacje sugerują, jakoby para wodna przechodziła bezpośrednio w cząstki lodu bez udziału takich dodatkowych jąder. To zjawisko wymaga wyjątkowych warunków, w tym ekstremalnego przesycenia parą wodną. Naukowcy sądzą, że wilgotność względna musiałaby osiągnąć wartości przekraczające nawet 100 tysięcy razy poziomy typowo spotykane w ziemskich warunkach atmosferycznych.
Czytaj też: Curiosity spędził na Marsie już 5000 dni. Z tej okazji wykonał niezwykłe zdjęcie
Choć taki proces pojawiał się we wcześniejszych rozważaniach, to dotąd nie udało się jednoznacznie zaobserwować go w atmosferze Czerwonej Planety. Właśnie dlatego wyniki nowych badań są tak istotne. Po raz kolejny pierwszoplanową rolę odegrała wspomniana Mars Express. Sonda dokumentuje zmiany kształtu i rozmiarów chmury w kolejnych godzinach. W analizie astronomowie wykorzystali dane z trzech instrumentów: kamery Visual Monitoring Camera, kamery stereoskopowej HRSC oraz spektrometru OMEGA.
O wyciągniętych wnioskach piszą natomiast na łamach Nature Geoscience. Jednocześnie sami przyznają, że choć model pozwala znacznie lepiej odtworzyć obserwowane zjawisko, nie wszystkie szczegóły symulowanej chmury idealnie odpowiadają rzeczywistym obserwacjom. Podobne mechanizmy mogą mieć znaczenie również podczas badania Wenus i egzoplanet, których atmosfery są znacznie trudniejsze do bezpośredniego poznania.
Źródło: ESA
