Международная группа учёных нашла объяснение вытянутому облаку водяного льда над Марсом, которое регулярно возникает над потухшим вулканом Арсия. Исследователям удалось воспроизвести его формирование в компьютерной модели, только когда они учли образование ледяных частиц без пылевого ядра. Для этого облака такой механизм прежде оставался теоретическим объяснением.
Явление получило название Arsia Mons Elongated Cloud, или AMEC. Облако появляется ранним утром, вытягивается по ветру на запад и исчезает днём. Это повторяется месяцами: на снимках можно проследить, как шлейф растёт, отделяется от вершины вулкана и рассеивается. Согласно описанию наблюдений, полный цикл занимает 7—8 часов, а за год облако появляется 80—90 раз.
Обычно облачные капли и кристаллы льда образуются на частицах, которые служат ядрами конденсации. Для Марса таким ядром могла бы быть пыль, однако модели с этим механизмом не воспроизводили наблюдаемое облако. Исследователи добавили в расчёты гомогенную нуклеацию. При ней водяной пар превращается в ледяные частицы без участия пыли или другого ядра. В модели возник шлейф, похожий на тот, который виден на снимках.
Для такого процесса водяной пар должен достичь чрезвычайно высокого уровня перенасыщения. По расчётам команды, нужные условия создаёт сама гора: ветры поднимают влажный воздух вдоль склонов Арсии в более холодные слои атмосферы. Примерно за десять минут воздух охлаждается на 30 °C, а относительная влажность резко возрастает. Арсия возвышается примерно на 19 км и служит препятствием на пути воздушных потоков.
Облако обнаружили в 2018 году на снимках орбитального аппарата Mars Express. В последующие годы исследователи изучали архивные изображения и новые кадры, в том числе полученные камерой Visual Monitoring Camera. Это позволило проследить развитие шлейфа по часам, хотя каждый отдельный эпизод длится лишь часть марсианского дня.
В работе 2020 года учёные уже связывали появление облака с воздушными потоками вокруг Арсии. Вулкан рассматривали как препятствие, которое заставляет воздух подниматься; высотный ветер затем уносил образовавшийся шлейф на запад. В той версии объяснения водяной пар превращался в лёд на частицах пыли. Она описывала движение облака, но не объясняла, как формируются его ледяные частицы.
Новая модель предлагает другое объяснение. По сообщению «Комсомольской правды», исследователи изложили его в журнале Nature Geoscience. Они сохранили роль вулкана и восходящих потоков, но отказались от необходимости пылевых ядер при образовании льда. Хорхе Эрнандес-Берналь, ведущий автор работы, отметил, что без гомогенной нуклеации облако в моделировании не появлялось.
Модель пока не повторяет поведение AMEC с абсолютной точностью. Она показывает условия, при которых может формироваться облако, не объяснённое прежними расчётами. Эрнандес-Берналь также не исключает, что дополнительным источником влаги служит иней на вершине вулкана.
Аппарат Mars Express продолжает наблюдать за облаком с временным разрешением в часы. Научный руководитель проекта Европейского космического агентства Колин Уилсон отметил, что аппарат обнаружил AMEC, следил за ним и теперь помогает проверить объяснение его формирования. Исследователи допускают, что процессы, которые трудно воспроизвести по привычным моделям земных облаков, могут встречаться и в атмосферах других планет.