Над марсианским вулканом Арсия Монс каждый день на протяжении нескольких месяцев появляется облако длиной около 1800 километров. Исследование данных европейского аппарата Mars Express показало, что оно может формироваться без пыли — благодаря механизму, который ранее не наблюдали в атмосфере другой планеты.

Образование получило название Arsia Mons Elongated Cloud (AMEC) — вытянутое облако над вулканом Арсия Монс. Оно появляется каждую весну и летом в южном полушарии Марса, когда на планете начинается сезон пылевых бурь. При этом облако состоит не из пыли, а из водяного льда.

Арсия Монс — один из самых высоких вулканов Красной планеты: его высота достигает примерно 20 километров. Облако простирается над ним приблизительно на 1800 километров, после чего постепенно рассеивается. Этот цикл повторяется ежедневно в течение нескольких месяцев.

Европейское космическое агентство (ЕКА) запечатлело явление с помощью Mars Express в 2018 году. Аппарат был запущен в 2003 году и изучает атмосферу, климат, геологию и минеральный состав поверхности Марса, а также строение его недр.

Многолетние наблюдения позволили учёным детальнее исследовать необычное облако. Новую работу возглавил Хорхе Эрнандес-Берналь из Лаборатории динамической метеорологии (LMD), Национального центра научных исследований Франции (CNRS) и Университета Сорбонна в Париже.

Обычно AMEC относят к орографическим облакам. На Земле подобные образования возникают, когда воздушные массы проходят над горами или вулканами: влажный воздух поднимается, охлаждается, а водяной пар конденсируется в кристаллы льда.

Как правило, этому процессу способствуют небольшие частицы в атмосфере. Они служат ядрами, вокруг которых накапливается водяной пар и формируется лёд. На Земле такими частицами могут быть соль, пыльца, сажа или пыль. Считалось, что на Марсе эту роль в основном играют широко распространённые в атмосфере пылевые частицы.

Однако новое исследование предлагает другое объяснение. Команда использовала данные основных научных приборов Mars Express и метеорологическую модель Марса. Результаты показали, что облако может образовываться без пыли и других частиц, на которых оседал бы водяной пар.

Вместо этого водяной пар непосредственно превращается в ледяные частицы. Этот процесс называется гомогенной нуклеацией и до сих пор не наблюдался в атмосфере другой планеты. Теоретически его рассматривали как возможный в верхних слоях атмосферы Земли и Венеры, но для этого требуется чрезвычайно высокая относительная влажность.

По оценке исследователей, необходимый уровень влажности примерно в 100 000 раз выше того, который возможен при обычных условиях на Земле.

Предполагаемый механизм начинается, когда ветер проходит над Арсией Монс. Рельеф создаёт атмосферную волну, которая за несколько минут поднимает воздушные массы на несколько километров.

Это приводит к быстрому охлаждению: температура может снизиться примерно на 30 градусов всего за десять минут, а относительная влажность резко возрастает. В таких условиях водяной пар способен напрямую замерзать в ледяные частицы, образуя гигантское облако.

Исследование было опубликовано в начале октября в научном журнале Nature Geoscience. Его результаты помогают лучше понять динамику марсианской атмосферы и условия формирования облаков на Красной планете.

Изучение марсианских облаков важно не только для понимания климата планеты. Марс постепенно становится одной из главных целей космических программ, а некоторые проекты предусматривают строительство будущих баз на его поверхности.

Более точные сведения об атмосферных условиях могут пригодиться при планировании посадок, выборе мест для будущих баз и использовании ресурсов самой планеты. Хотя пилотируемая миссия на Марс остаётся далёкой перспективой, каждое новое открытие позволяет уменьшить число неизвестных перед будущими экспедициями.

Несколько роботизированных миссий уже направляются к Марсу или готовятся к запуску. Среди них американская миссия ESCAPADE NASA, включающая два космических аппарата для изучения взаимодействия солнечного ветра с марсианской атмосферой.

Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA готовит миссию Martian Moons eXploration (MMX), которая должна исследовать спутники Марса. Европейский марсоход Rosalind Franklin и китайская миссия Tianwen-3 запланированы на 2028 год.

SpaceX также планирует полёт к Марсу на своей ракете Starship. Компания рассматривает будущую двухлетнюю миссию по облёту планеты, которой будет командовать родившийся в Китае мальтийский криптопредприниматель Чун Ван. Конкретная дата этого полёта пока не объявлена.