ابری به طول 1000 مایل که هر روز در مریخ شکل می‌گیرد و ناپدید می‌شود، از «فیزیک عجیب و غریب» پیروی می‌کند که هرگز در زمین دیده نشده است.

یک ابر مریخی به طول 1000 مایل (1600 کیلومتر) که تقریبا هر روز ظاهر می شود و سپس به سرعت از آسمان سیاره سرخ ناپدید می شود، حتی عجیب تر از آن چیزی است که دانشمندان تصور می کردند. شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهند که این مظاهر وهم‌آور را تنها می‌توان با استفاده از «فیزیک عجیب و غریب» توضیح داد که نظریه‌پردازی شده است اما هرگز در زمین یا هیچ جای دیگر منظومه شمسی دیده نشده است.

این توده شناور اسرارآمیز، که ابر دراز مونس (AMEC) نامیده می شود، اغلب از بالای آرسیا مونس، آتشفشانی خاموش به ارتفاع 12 مایل (20 کیلومتر) که در منطقه تارسیس، درست در جنوب خط استوای سیاره سرخ قرار دارد، ظاهر می شود. ابر بخار آب اولین بار در سال 2018 توسط مدارگرد مارس اکسپرس آژانس فضایی اروپا مشاهده شد و از آن زمان تقریبا هر روز صبح در طول بهار و تابستان مریخ ظاهر می شود، زمانی که تشعشعات خورشیدی افزایش یافته باعث بادهای شدید سطحی می شود. اما هر روز فقط چند ساعت دوام می آورد، قبل از اینکه کاملا تبخیر شود.

AMEC می تواند تا 1100 مایل (1800 کیلومتر) طول داشته باشد که حدود یک دوازدهم محیط مریخ است. برای زمینه، این تقریبا دو برابر طول بریتانیا یا فاصله بین شهر نیویورک و میامی است. اگرچه سیاره سرخ با ابرهای غبار غول پیکر و گاه به گاه "رگه های رنگین کمانی" دی اکسید کربن غریبه نیست، اما تقریبا به طور کامل از بخار آب اتمسفر خالی است. این امر باعث می‌شود که ابرهای پف‌آمیز و زمین‌مانند در آنجا شکل بگیرند، چه برسد به ابرهای بسیار وسیع. در نتیجه، دانشمندان برای توضیح این آب و هوای ناخوشایند تلاش کرده اند.

اما در مطالعه جدیدی که چهارشنبه (7 اکتبر) در مجله Nature Geoscience منتشر شد، محققان از داده‌های Mars Express برای ایجاد شبیه‌سازی‌های جدید در تلاش برای توضیح نهایی AMEC استفاده کردند. در ابتدا، تیم برای بازسازی این پدیده گیج کننده تلاش کرد. اما زمانی که آنها اصول سنتی هواشناسی را کنار گذاشتند و به دنبال توضیحی خارج از چارچوب بودند، در نهایت موفق شدند.

AMEC زمانی تشکیل می‌شود که بادهای تابستانی بخار آب را به سمت بالا و بالای دامنه‌های 12 مایلی Arsia Mons می‌برند. اما هر بار فقط چند ساعت طول می کشد. (اعتبار تصویر: ESA/DLR/FU برلین) خورخه هرناندز-برنال، نویسنده اول این مطالعه، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه کشور باسک در اسپانیا، که در دانشگاه سوربن در اسپانیا در دانشگاه سوربن اسپانیا مشغول مطالعه بود، گفت: «برای ایجاد AMEC در مدل‌سازی‌مان، متوجه شدیم که باید مقداری فیزیک عجیب و غریب را بگنجانیم... فیزیک که در حالی که در کتاب‌های درسی گنجانده شده است، نظری است و معمولا تصور می‌شود در طبیعت اتفاق نمی‌افتد.

بیانیه . هنگامی که ما این فیزیک را در شبیه سازی های خود وارد کردیم، AMEC همانطور که امیدوار بودیم ظاهر شد.

"کاملا غیر منتظره"

AMEC یک ابر کوه نگاری است، به این معنی که وقتی بادهای قوی بخار آب را به سمت بالا و بالای یک سازه بلند مانند کوه می راند، شکل می گیرد. ابرهای مشابهی نیز روی زمین وجود دارند، از جمله ابر "Levanter" که گهگاه در بالای صخره جبل الطارق در جنوب اروپا تشکیل می شود. با این حال، معادل مریخ را نمی توان با همان فرآیندهایی که در سیاره ما رخ می دهد توضیح داد.

در زمین، ابرها از طریق فرآیندی به نام هسته‌زایی ناهمگن تشکیل می‌شوند که در آن هوای مرطوب خنک می‌شود و به کریستال‌های یخی متراکم می‌شود که در اطراف ذرات ریز اتمسفر مانند گرد و غبار، نمک، گرده یا دوده تشکیل می‌شوند. اما در حالی که مریخ دارای غبارهای جوی فراوان است، این چیزی نیست که در آنجا اتفاق می افتد.

هرناندز-برنال که در شش سال گذشته AMEC را مورد مطالعه قرار داده است، گفت: "برای AMEC، به نظر می رسد که تشکیل ابر بدون نیاز به هیچ یک از این "مواد" [در هوا] انجام می شود. بخار آب مستقیما به ذرات ابر یخی بدون هیچ مرحله وسطی تبدیل می‌شود. شبیه قطرات متراکم است که در وسط یک اتاق ظاهر می‌شود، نه روی پنجره.

محققان این را "هسته همگن" می نامند و می گویند قبلا هرگز در جو سیاره ای دیده نشده بود. هرناندز-برنال افزود: «این کاملا غیرمنتظره است.

Arsia Mons دومین آتشفشان بلند مریخ پس از Olympus Mons است، اما ارتفاع آن دو برابر کوه اورست است. این تصویر که توسط مدارگرد Odyssey ناسا گرفته شده است، کمک می کند تا مقیاس واقعی کوه مریخ را نشان دهد. (اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech/ASU) دانشمندان دیگر قبلا پیش‌بینی کرده بودند که هسته‌های همگن می‌تواند در اتمسفر بالای زمین یا در آسمان بالای زهره رخ دهد. با این حال، این امر بسیار بعید تلقی شده است، زیرا به سطوح رطوبتی تقریبا 100000 برابر بیشتر از رطوبت موجود در سطح سیاره ما نیاز دارد.

با توجه به اینکه مریخ امروزی تقریبا به طور کامل فاقد آب است، ممکن است بعید به نظر برسد که سطح رطوبت آن به چنین ارتفاعات بلندی برسد. با این حال، داده های Mars Express داستان متفاوتی را بیان می کند.

با بالا آمدن باد از دامنه های Arsia Mons که بیش از دو برابر ارتفاع اورست است، موج قدرتمندی ایجاد می کند که هوا را با سرعت فوق العاده ای به اتمسفر فوقانی پرتاب می کند. محققان محاسبه کردند که دمای این هوا تنها در 10 دقیقه می تواند تا 54 درجه فارنهایت (30 درجه سانتیگراد) کاهش یابد. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که این نه تنها انجماد را آسان می‌کند، بلکه رطوبت درون موج را نیز تا حد زیادی افزایش می‌دهد و اجازه می‌دهد هسته‌بندی همگن انجام شود.

پس این همه آب از کجا می آید؟ برخی از آن در حال حاضر در جو است، اما برخی از آنها احتمالا از قله Arsia Mons که با لایه ضخیم یخ پوشیده شده است، سرچشمه می گیرد.

"یک موفقیت بزرگ"

شبیه‌سازی‌های جدید یک گام بزرگ رو به جلو در درک ما از AMEC و هواشناسی مریخ گسترده‌تر است.

هرناندز-برنال گفت: «ما تقریبا به اندازه اتمسفر زمین اطلاعات زیادی در مورد جو مریخ نداریم، بنابراین بازتولید AMEC در این درجه موفقیت بزرگی برای مدل است.

Mars Express از سال 2018 AMEC را از نزدیک زیر نظر دارد. این عکس‌ها نشان می‌دهند که ابر در روزهای متوالی در ژوئیه 2020 ظاهر می‌شود. (اعتبار تصویر: ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao) این یافته ها بدون مدارگرد مریخ اکسپرس امکان پذیر نبود که از سه ابزار - دوربین نظارت بصری، دوربین استریو با وضوح بالا و ابزار OMEGA - برای ترسیم چگونگی شکل گیری و تکامل AMEC هر روز استفاده می کرد. همچنین یکی از تنها فضاپیماهای مریخ است که می تواند Arsia Mons را در نور روز ببیند.

داستان های مرتبط

چراغ ها در مریخ! مریخ نورد ناسا برای اولین بار از شفق های قطبی قابل مشاهده در سیاره سرخ عکس می گیرد

ثبت عکس وهم‌آوری از افق مریخ برای ناسا 3 ماه طول کشید

اولین تصاویر واضح از «پرتوهای خورشید» در مریخ را در عکس‌های جدید وهم‌آور ناسا ببینید

کالین ویلسون، دانشمند پروژه مارس اکسپرس، که در مطالعه جدید شرکت نداشت، در بیانیه ای گفت: «مارس اکسپرس AMEC را کشف کرد، سال ها آن را پیگیری و نظارت کرده است و اکنون به افشای اسرار شکل گیری آن کمک می کند.

این کشف همچنین یادآوری است که، علیرغم اشتراک اصول اولیه، سیستم های آب و هوا در سایر دنیاها مانند روی زمین رفتار نمی کنند، که می تواند پیامدهای بزرگی برای اکتشاف منظومه شمسی و شکار حیات فرازمینی در سیارات فراخورشیدی دوردست داشته باشد.

ویلسون گفت: «در حالی که به نظر می‌رسد ابرهای روی زمین و مریخ توسط «قوانین» یکسانی اداره می‌شوند، درک این ابر مریخی عجیب و غریب به فیزیک عجیب و غریب نیاز دارد - و این ممکن است در جاهای دیگر کیهان صادق باشد.