Vsako jutro se ob enem največjih Marsovih vulkanov pojavi bel oblak vodnega ledu, ki lahko zraste do 1.800 kilometrov in nato v nekaj urah izgine. Novi atmosferski modeli kažejo, da ledeni delci v njem nastajajo brez prašnih zrnc, na katerih se običajno oblikujejo oblaki. Takšnega procesa znanstveniki doslej niso zaznali v nobenem planetarnem ozračju.
Podolgovati oblak Arsia Mons oziroma AMEC nastaja ob približno 20 kilometrov visokem ugaslem vulkanu Arsia Mons. Pojavlja se spomladi in poleti na Marsovi južni polobli, in sicer vsako jutro več mesecev zapored.
Raziskovalci so njegovo nastajanje proučili s podatki evropske sonde Mars Express in naprednim meteorološkim modelom Marsovega ozračja. Ugotovitve so objavili v reviji Nature Geoscience, podrobnosti pa je predstavila tudi Evropska vesoljska agencija.
Oblak se pojavi pred sončnim vzhodom
AMEC je orografski oblak, kar pomeni, da njegov nastanek sproži zračni tok, ki ga navzgor potisne velika gora ali vulkan. Podobni oblaki nastajajo tudi na Zemlji, vendar Marsov primer izstopa po velikosti, hitrosti razvoja in kratkem življenju.
Oblak se začne oblikovati pred sončnim vzhodom na zahodni strani Arsia Mons. Nato se širi proti zahodu in lahko doseže dolžino približno 1.800 kilometrov. Njegov podolgovati rep raste s hitrostjo okoli 170 metrov na sekundo, pozneje pa se loči od območja nastanka in hitro izhlapi.
Kljub dolgoletnim opazovanjem znanstvenikom z običajnimi modeli ni uspelo zadovoljivo poustvariti njegove gostote, dolžine in hitrega širjenja. Rezultati so se z opazovanji začeli ujemati šele, ko so v model vključili redek proces, imenovan homogena nukleacija.
Ledeni delci nastajajo brez prašnih jeder
V zemeljskem ozračju vodna para praviloma potrebuje drobne delce, na katere se lahko oprime in kondenzira. To so lahko prah, sol, saje ali cvetni prah. Tudi pri Marsovih oblakih so znanstveniki doslej predvidevali, da vlogo kondenzacijskih jeder prevzema prah.
Novi model kaže, da se pri oblaku ob Arsia Mons vodna para lahko spremeni neposredno v ledene delce, ne da bi se oprijela prašnih zrnc. Proces zahteva izjemno visoko prenasičenost zraka z vodno paro in nenadno ohladitev.
Ko veter zadene ob pobočje Arsia Mons, nastane močan atmosferski val, ki vlažen zrak v nekaj minutah dvigne za več kilometrov. Temperatura se lahko v zgolj desetih minutah zniža za približno 30 stopinj, relativna vlažnost pa sunkovito naraste. V takšnih razmerah začne vodna para spontano zmrzovati v drobne ledene delce.
“V naših simulacijah smo morali vključiti fiziko, ki je sicer opisana v učbenikih, vendar jo običajno obravnavamo kot teoretično in je v naravi še nismo videli v delovanju,” je pojasnil vodilni avtor raziskave Jorge Hernández-Bernal s francoskih ustanov LMD, CNRS in Univerze Sorbona.
Model še ne pojasni vseh podrobnosti
Raziskovalci poudarjajo, da rezultat temelji na kombinaciji posnetkov in računalniškega modeliranja. Model je uspešno poustvaril glavne značilnosti oblaka, vendar se nekatere podrobnosti še vedno ne ujemajo popolnoma z opazovanji. Ugotovitev zato predstavlja močan dokaz za homogeno nukleacijo, ne pa neposrednega opazovanja nastajanja posameznih ledenih delcev.
Pri raziskavi so uporabili podatke treh instrumentov na sondi Mars Express: kamere VMC, visokoločljivostne stereoskopske kamere HRSC in spektrometra OMEGA. Mars Express je za raziskovanje pojava posebej primeren, ker lahko Mars opazuje tudi v jutranjih urah, ko nenavadni oblak nastaja.
Odkritje bi lahko spremenilo razumevanje oblakov ne le na Marsu, temveč tudi v zgornjih plasteh ozračij Zemlje, Venere in oddaljenih planetov. Kaže namreč, da se lahko v izjemnih razmerah oblaki oblikujejo tudi brez delcev, ki jih je znanost doslej štela za skoraj nepogrešljive.
