Технології 3 хв читання Автор: Дарина Марцинюк
На Марсі виявили механізм формування 1800-кілометрової хмари біля вулкана Арсія
Дослідники встановили, що витягнута хмара Арсія Монс завдовжки 1800 кілометрів утворюється через гомогенну нуклеацію — конденсацію водяної пари без сторонніх ядер. Висота вулкана 20 кілометрів змушує вологі маси стрімко підніматися, а температура падає на 30 градусів Цельсія.
Міжнародна група дослідників марсіанської атмосфери з'ясувала механізм утворення витягнутої хмари Арсія Монс — унікального об'єкта, що сягає 1800 кілометрів у довжину та циклічно з'являється біля підніжжя однойменного вулкана на Марсі. Ключовим фактором виявилася гомогенна нуклеація — процес, за якого водяна пара переходить у крижані кристали без участі сторонніх ядер конденсації, як-от пил, сіль чи пилок. Результати моделювання підтвердили, що саме висота вулкана, яка становить 20 кілометрів, створює умови для стрімкого підйому вологих повітряних мас і подальшого формування видимого з космосу шлейфу.
Досі жодна зі спроб відтворити структуру хмари за допомогою стандартних фізичних параметрів не давала результатів, близьких до реальних спостережень орбітального апарата Mars Express, який фіксує це явище з 2018 року. Науковий колектив під керівництвом Хорхе Ернандеса-Берналя з Університету Сорбонни довів, що включення параметрів гомогенної нуклеації в комп'ютерні моделі дозволяє відтворити хмару з високою точністю. Хоча модель не ідеально збігається з усіма візуальними характеристиками об'єкта, дослідники називають це суттєвим прогресом у розумінні атмосферних процесів на Червоній планеті.
Фізичний механізм реалізується під час руху вітру через перешкоду у вигляді вулканічного масиву. Повітря стрімко піднімається на кілька кілометрів угору протягом лічених хвилин, а температура атмосфери в цей час знижується на 30 градусів Цельсія. Це спричиняє різке зростання відносної вологості, яка, за розрахунками, перевищує звичні значення у 100 000 разів. За таких умов пара миттєво перетворюється на крижані кристали, формуючи протяжний шлейф. Після зниження динамічного впливу рельєфу хмара швидко розсіюється, що відповідає спостережуваним даним щодо щоденної зміни її контурів.
На Землі утворення хмар відбувається переважно шляхом гетерогенної нуклеації, коли пара конденсується навколо дрібних часток. На Марсі, згідно з результатами симуляції, водяна пара переходить у крижані частки без участі сторонніх ядер конденсації. Раніше такий процес вважався теоретично можливим, але практично не зафіксованим у планетних атмосферах. Виявлення гомогенної нуклеації в природних умовах змінює уявлення про фізику хмар у розрідженій атмосфері та підтверджує, що вологість у верхніх шарах атмосфери Марса може досягати значень, необхідних для такого типу фазового переходу води.
Отримані дані вказують на те, що планета володіє складнішими механізмами взаємодії повітряних мас, ніж передбачалося раніше. Дослідники наголошують, що подальші дослідження будуть спрямовані на вивчення інших локацій, де подібні умови можуть існувати через комбінацію топографічних особливостей та температурних перепадів. Вивчення цих процесів залишається важливим завданням для інтерпретації даних, які надходять з орбітальних станцій та наземних дослідницьких апаратів.
8
