Уявіть хмару, довшу за відстань від Києва до Львова, яка щоранку виростає над горою заввишки понад дві Еверести – а через кілька годин повністю зникає, ніби її й не було. Саме так поводиться хмара Арсія Монс (Arsia Mons Elongated Cloud, скорочено AMEC) на Марсі. Її вперше помітили у 2018 році за допомогою орбітального апарата Mars Express Європейського космічного агентства, і відтоді вона з’являлася майже щоранку протягом марсіанських весни й літа. Але чому вона взагалі існує – досі було загадкою. Тепер дослідники кажуть, що знайшли відповідь, і вона виявилася дивнішою, ніж будь-хто очікував. Повідомляє T4 з посиланням на livescience.com. Хмара завдовжки 1800 кілометрів – і жодної краплі дощу Фото: livescience.com Почнімо з масштабів, бо вони тут справді вражають. Хмара може витягуватися до 1800 кілометрів – це приблизно одна дванадцята частина всього марсіанського екватора. Для порівняння: це удвічі довше за всю територію Великої Британії або приблизно стільки, скільки летіти від Нью-Йорка до Маямі. Виникає вона над Арсія Монс – згаслим вулканом заввишки 20 кілометрів у регіоні Фарсида, трохи південніше екватора. Це другий за висотою вулкан Марса після Олімпу, але він удвічі вищий за Еверест. І ось тут є нюанс, який робить цю історію по-справжньому цікавою. Марс – планета, майже повністю позбавлена водяної пари в атмосфері. Пухнасті земні хмари там формуються вкрай рідко, а вже такі величезні – тим паче. Тож коли AMEC з’явилася на знімках, науковці довго не могли її відтворити у симуляціях. Щоразу модель “відмовлялася” створювати хмару, наче комп’ютер натякав, що з фізикою щось не так. Що таке “екзотична фізика” і чому без неї нічого не працювало Стандартний механізм утворення хмар на Землі називається гетерогенною нуклеацією. Якщо пояснити просто: вологе повітря охолоджується, і водяна пара конденсується у кристалики льоду навколо дрібних часточок у повітрі – пилу, солі, пилку чи сажі. Пил ніби виконує роль “ядер”, на яких наростає лід. У Марса пилу в атмосфері хоч греблю гати, тож логічно було припустити, що AMEC формується так само. Але ні. “Для AMEC формування хмари, схоже, відбувається без потреби в будь-якому такому “матеріалі” в повітрі, – каже Хорхе Ернандес-Берналь, планетолог з Університету Країни Басків в Іспанії, який на момент дослідження працював у Сорбонні. – Водяна пара перетворюється на крижані часточки хмари напряму, без жодного проміжного кроку. Це як краплі конденсації, що з’являються посеред кімнати, а не на вікні”. Дослідники називають це гомогенною нуклеацією, і, за їхніми словами, такого раніше не спостерігали в жодній планетарній атмосфері. “Це цілком несподівано”, – додає Ернандес-Берналь. Річ у тім, що гомогенна нуклеація вимагає вологості приблизно у 100 тисяч разів вищої, ніж на поверхні Землі. Для Марса, майже позбавленого води, це звучить як неможливе. І все ж дані Mars Express кажуть інше. Коли сильні літні вітри підіймають водяну пару вгору по схилах Арсія Монс, утворюється потужна хвиля, яка з величезною швидкістю виштовхує повітря у верхні шари атмосфери. Розрахунки показали: температура цього повітря може впасти на 30 градусів Цельсія лише за 10 хвилин. Таке різке охолодження не лише легко заморожує пару, а й різко підвищує вологість усередині хвилі – саме те, що потрібно для гомогенної нуклеації. Звідки береться вода? Частково вона вже є в атмосфері, а частково, ймовірно, надходить із вершини Арсія Монс, яка вкрита товстим шаром інею. Земний аналог, який не працює як аналог Тут є цікаве порівняння, яке багато хто пропускає. На Землі теж існують так звані орографічні хмари – вони формуються, коли вітер штовхає вологе повітря вгору через перешкоду, наприклад гору. Класичний приклад – “левантер”, хмара, яка іноді з’являється над Гібралтарською скелею на півдні Європи. Здавалося б, ось вона, земна модель для марсіанського дива. Але якщо чесно, ця аналогія оманлива. Земний “левантер” формується завдяки тій самій гетерогенній нуклеації – з пилинками й пилом. Марсіанська ж хмара обходиться без них повністю. Тобто зовні схожі явища на двох планетах працюють за принципово різною фізикою. І ось що цікаво: різниця не в “правилах”, а в тому, наскільки екстремальні умови потрібні, щоб ці правила спрацювали по-іншому. Раніше вчені припускали, що гомогенна нуклеація могла б відбуватися у верхніх шарах атмосфери Землі або в небі Венери. Але щоразу це відкидали як малоймовірне через вимогу до вологості. Тепер виходить, що Марс – із його 20-кілометровим вулканом і різким перепадом температур – створює умови, яких не має жодне інше відоме місце в Сонячній системі. Що це означає на практиці – і для чого взагалі це знати На перший погляд, ну яка різниця, як формується хмара на сусідній планеті? Але тут є практичний вимір. Модель, яка нарешті відтворює AMEC, – це не просто академічна вправа. Як зазначає Ернандес-Берналь, “ми маємо набагато менше інформації про атмосферу Марса, ніж про атмосферу Землі, тож те, що ми змогли відтворити AMEC на такому рівні, – великий успіх для моделі”. Іншими словами, тепер метеорологи мають інструмент, який краще передбачає поведінку марсіанської атмосфери. А це прямо стосується майбутніх місій. Якщо колись люди висадяться на Марсі, їм доведеться рахуватися з погодою, яку ми поки розуміємо гірше, ніж хотілося б. Дані для цього збирали три інструменти Mars Express – камера Visual Monitoring Camera, стереокамера високої роздільності та спектрометр OMEGA. Цей апарат – один із небагатьох, що здатен бачити Арсія Монс при денному світлі. “Mars Express виявив AMEC, роками за нею стежив і тепер допомагає розкрити секрети її формування”, – каже Колін Вілсон, науковий керівник проєкту Mars Express, який не брав участі в новому дослідженні. А самі висновки, опубліковані в журналі Nature Geoscience, мають ширше значення: якщо погодні системи на інших планетах можуть вимагати “екзотичної фізики”, це варто враховувати й у пошуках життя на далеких екзопланетах, де атмосфери можуть поводитися зовсім не так, як земна. Часті запитання Що таке хмара Арсія Монс (AMEC)? Це витягнута водяно-крижана хмара над вулканом Арсія Монс на Марсі, яка може сягати 1800 кілометрів у довжину. Вона з’являється майже щоранку протягом марсіанських весни й літа, тримається кілька годин і повністю випаровується. Чим гомогенна нуклеація відрізняється від звичайного утворення хмар? На Землі хмари формуються, коли пара конденсується навколо дрібних часточок пилу чи солі. За гомогенної нуклеації пара перетворюється на лід напряму, без жодних “ядер” – такого в планетарних атмосферах раніше не спостерігали. Чому це явище не могли відтворити раніше? Стандартні метеорологічні моделі не давали хмари. Лише коли дослідники додали гомогенну нуклеацію – фізику, яку зазвичай вважають суто теоретичною – симуляція нарешті відтворила AMEC. Хто виявив цю хмару? Її вперше помітив у 2018 році орбітальний апарат Mars Express Європейського космічного агентства, який відтоді постійно за нею стежить. Якщо на сусідній планеті хмара формується за фізикою, яку на Землі вважали неможливою, то скільки ще “неможливого” ховається в атмосферах світів, до яких ми ще не долетіли?The post Вчені розкрили таємницю хмари на Марсі, яка щоранку з’являється і зникає first appeared on T4 - сучасні технології та наука.