Uz vulkan Arsia Mons na Marsu tijekom proljeća i ljeta svako jutro nastaje ledeni oblak koji se može protegnuti do 1800 kilometara. Znanstvenici su sada njegov izduženi oblik uspjeli reproducirati u simulaciji, uključivši proces koji se obično smatra malo vjerojatnim u planetarnim atmosferama.
Pojava se ponavlja tijekom nekoliko mjeseci na južnoj Marsovoj polutki: oblak raste u smjeru vjetra, a kasnije nestaje. Njegov je dnevni ritam poznat već godinama, no raniji modeli nisu uspijevali vjerno prikazati dugačak oblačni trag.
Jorge Hernández-Bernal sa Sveučilišta Sorbonne i suradnici u istraživanju objavljenom 7. listopada u časopisu Nature Geoscience povezuju njegov nastanak s rijetkim procesom poznatim kao homogena nukleacija. U tom procesu led nastaje iz same vodene pare, bez prethodno postojeće čestice koja bi poslužila kao jezgra.
Vulkan pokreće valove u atmosferi
Arsia Mons oblikuje strujanje zraka oko sebe. Kada vjetar prelazi preko tako velike prepreke, u atmosferi nastaju valovi koji mogu podići vlažan zrak. Zrak se pri uspinjanju širi i hladi, pa se mijenjaju uvjeti u kojima vodena para može ostati u plinovitom stanju.
Prema podacima koje je objavila Europska svemirska agencija (ESA), model pokazuje podizanje zraka za nekoliko kilometara u samo nekoliko minuta. Temperatura pritom može pasti za oko 30 stupnjeva u deset minuta. U tako naglo ohlađenom zraku stvaraju se uvjeti za nastanak ledenih čestica.
Oblak je povezan s reljefom, a ne s izbacivanjem materijala iz vulkana. Takvi se oblaci nazivaju orografskima. Poznati su i na Zemlji, gdje planine prisiljavaju vlažan zrak na uspinjanje. Novo istraživanje ispituje što se događa s vodenom parom kada se zrak uz marsovski vulkan tako brzo ohladi.
Kako nastaju ledene čestice
Pri uobičajenom nastanku oblaka vodena para prelazi u kapljice ili ledene čestice uz pomoć sitnih čestica prisutnih u zraku. Prašina, sol i druge čestice pružaju površinu na kojoj proces lakše započinje. To se naziva heterogenom nukleacijom.
Na Marsu se uglavnom pretpostavlja da tu ulogu ima prašina. No simulacije koje su računale samo na takav način nastanka leda nisu uspijevale prikazati dugačak oblačni trag uz Arsia Mons. Kada je tim dodao homogenu nukleaciju, model je mnogo bolje reproducirao promatrani oblak.
Za taj je proces potrebna vrlo velika prezasićenost vodenom parom. Prezasićenost opisuje višak vodene pare u odnosu na količinu koja bi pri određenoj temperaturi bila u ravnoteži s ledom. Naglo hlađenje može snažno promijeniti taj odnos i bez dodavanja nove vode.
Prašina je i dalje prisutna u marsovskoj atmosferi, ali prema modelu u ovom dijelu oblaka ne mora poslužiti kao jezgra za nastanak leda. Nastale ledene čestice vjetar odnosi od vulkana i oblikuje izduženi oblak.
Mars Express prati oblak tijekom jutra
Mars Express godinama prati ovu pojavu. Ranije opservacije izduženog oblaka pomogle su opisati njegov dnevni i sezonski ritam. Novo istraživanje usredotočeno je na fiziku koja taj ritam i oblik može objasniti.
Za usporedbu sa simulacijama istraživači su koristili podatke instrumenata VMC, HRSC i OMEGA na orbiteru Mars Express. Jutarnje snimanje posebno je važno jer se pojava brzo mijenja: oblak koji je u jednom trenutku dugačak i jasno vidljiv poslije može nestati.
Podudaranje modela sa snimkama podupire predloženi mehanizam, ali svi detalji simuliranog oblaka još ne odgovaraju opservacijama. Daljnje praćenje njegova oblika i razvoja tijekom jutra pomoći će provjeriti koliko dobro model opisuje nastanak leda u Marsovoj atmosferi.
