Bild https://www.esa Avlångt moln på Mars.
Varje vår och sommar är det en dammig tid på Mars södra halvklot under, denna tid ses ett spektakulärt moln uppstå. Arsia Mons avlånga moln (AMEC), det mest visuellt iögonfallande molnet på Mars. Arsia Mons är den sydligaste av tre vulkaner vid Mars ekvator.
Den vita molnstrimman av frusen vattenånga kommer fram nedströms från den 20 km höga vulkanen. Molnet bildas, växer och bleknar bort dagligen, sträcker sig ut till 1800 km innan det snabbt försvinner. Denna cykel upprepas varje morgon under flera månader.
Mars Express avslöjade först AMEC 2018 (molnets beteckning) och har sedan dess sett det återkommande upprepade gånger. Forskare har utforskat dess evolution, dynamik och fascinerande beteende och fastställt att det är ett moln av en typ som också ses på jorden där det bildas när vinden strömmar förbi den klippiga topografin av en vulkan eller ett berg.
Men när vi försökte modellera exakt hur molnet vaknar till liv återgav datasimuleringar helt enkelt inte det vi ser i bilderna förrän nu.
"För att skapa AMEC i vår datormodellering upptäckte vi att vi behövde inkludera lite annorlunda fysik. Fysik som, även om den ingår i läroböcker, ses som teoretisk och vanligtvis anses inte förekomma i naturen. Den har definitivt inte setts i aktion tidigare," beskriver Jorge Hernández-Bernal vid LMD/CNRS/Sorbonne Université i Paris, Frankrike och huvudförfattare till studien Homogeneous Nucleation of Water Vapor Evidenced by Elongated Clouds on Mars i Astrophysics > Earth and Planetary Astrophysics. "När vi inkluderade denna fysik i våra simuleringar framträdde AMEC precis som vi hoppades den skulle göra."
Forskare hade föreslagit att denna process kunde ske i de övre av atmosfären på jorden och Venus men den hade inte upptäckts. Dess sällsynthet beror på att den kräver exceptionella omständigheter, med extrema relativa fuktighetsnivåer på över 100 000 gånger högre än vad vi vanligtvis upplever i vårt dagliga liv på jorden. "Vi har inte sett dessa förhållanden på Mars tidigare men vår upptäckt tyder nu starkt på att planetens luftfuktighet faktiskt kan nå dessa extrema nivåer," beskriver Jorge.
Jorge med kollegor fann att AMEC ligger på en unik plats där Mars tunna atmosfär och den höga höjden på den närliggande vulkanen Arsia Mons samverkar för att skapa de förutsättningar som krävs för att se denna sällsynta process i praktiken.
När vindarna blåser förbi Arsia Mons utlöser vulkanens massa en kraftig våg som lyfter fuktiga luftpaket flera kilometer upp i luften på bara några minuter. Detta kyler atmosfären snabbt vilket gör att temperaturen sjunker med 30 grader på endast 10 minuter och relativ luftfuktighet skjuter i höjden. Vattenånga fryser sedan spontant direkt till molnpartiklar och bildar AMEC. även om vissa aspekter av det datormodellerade molnet inte exakt stämmer överens med observationerna, "är resultatet anmärkningsvärt," beskriver Jorge. "Vi har inte alls lika mycket information om Mars atmosfär som av jordens, så att reproducera AMEC till denna grad är en stor framgång i modellen."
Forskarna baserade sin modellering på data från de tre kamerorna ombord på Mars Express: Visual Monitoring Camera, High Resolution Stereo Camera och OMEGA. Mars Express kan avbilda stora delar av Mars yta med hög upplösning och det är en av få rymdfarkoster i Marsbana som tillsammans med ESAs ExoMars Trace Gas Orbiter som kan observera under morgontimmarna, när AMEC existerar.
"Mars Express kan också följa hur molnet förändras på bara några timmar vilket ger oss en oöverträffad bild av ett kortlivat fenomen på planeten," beskriver ESA:s Mars Express-projektforskare Colin Wilson. "Sammanfattningsvis är denna upptäckt en verklig prestation under uppdraget och för dessa forskare: Mars Express var den som upptäckte AMEC och har följt upp och övervakat fenomenet i åratal och hjälper nu till att avslöja hemligheterna bakom dess bildande."
Utöver att fördjupa vår förståelse av atmosfäriska processer på Mars och andra platser, visar resultatet att vi inte bör utesluta osannolika processer när vi utforskar universums planeter. Colin tillägger: "Medan molnen på jorden och Mars verkar styras av samma 'regler', krävde förståelsen av detta exotiska marsmoln exotisk fysik och detta kan vara behövligt även på andra håll i kosmos."
Säkert finns mycket vi
ännu har att upptäcka på Mars och förundras över som vi fysiskt trodde var
omöjligt likväl måste acceptera som möjligt och sant.
