عجیب ترین ابرهای مریخ به روشی که دانشمندان تصور می کردند غیرممکن است

در طول فصل گرد و غبار مریخ، که از بهار و تابستان در نیمکره جنوبی سیاره سرخ می گذرد، ابری از یخ آب در پایین باد آتشفشان عظیم Arsia Mons ظاهر می شود. این خط سفید نازک که به درستی ابر کشیده آرسیا مونس (AMEC) نامیده می شود، هر روز با طلوع خورشید تشکیل می شود، تنها در سه ساعت به طول 1100 مایل (1800 کیلومتر) می رسد، از آتشفشان جدا می شود و سپس ناپدید می شود.

به گفته این آژانس، مدارگرد مریخ اکسپرس آژانس فضایی اروپا برای اولین بار AMEC را در سال 2018 مشاهده کرد. رفتار عجیب و غریب آن از آن زمان تاکنون دانشمندان را گیج کرده است. مطالعه مشاهدات این ماهواره نشان می دهد که این یک ابر کوه نگاری است که زمانی تشکیل می شود که توده ای از هوا توسط زمین های مرتفع به سمت بالا برود. ابرهای اوروگرافی روی زمین نیز ظاهر می شوند و مکانیسم های فیزیکی پشت تشکیل آنها به خوبی درک شده است. اما تلاش‌ها برای مدل‌سازی این که چگونه فرم‌های AMEC نتوانستند ابر را به دقت بازتولید کنند.

به نظر می رسد که محققان ممکن است بر روی فیزیک اشتباه تکیه کرده باشند.

در مطالعه‌ای که روز چهارشنبه در مجله Nature Geoscience منتشر شد، تیمی از دانشمندان سیاره‌شناسی سرانجام موفق شدند آنچه را که Mars Express مدت‌ها مشاهده کرده بود، مدل‌سازی کنند. به گفته نویسنده اصلی خورخه هرناندز-برنال از دانشگاه سوربن در پاریس، فرانسه، این ترفند شامل برخی از فیزیک های عجیب و غریب بود - پدیده های نظری که به نظر نمی رسد در یک فضای واقعی کار کنند.

هرناندز-برنال در بیانیه ESA گفت: "قطعا قبلا در عمل دیده نشده است." هنگامی که ما این فیزیک را در شبیه سازی های خود وارد کردیم، AMEC همان طور که امیدوار بودیم ظاهر شد.

در اینجا روی زمین، ابرها از طریق هسته زایی ناهمگن تشکیل می شوند، زمانی که بخار آب روی ذرات میکروسکوپی غبار، نمک دریا یا سایر مواد خشک موجود در جو متراکم می شود. با این حال، از نظر تئوری امکان تشکیل ابرها بدون این ذرات یا هسته وجود دارد. این فرآیند، که هسته‌زایی همگن نامیده می‌شود، به سطوح شدید رطوبت جوی نیاز دارد، بنابراین فرآیند تشکیل ابر در شرایط زمینی در نظر گرفته نمی‌شود.

هرناندز-برنال توضیح داد: "بخار آب مستقیما بدون هیچ مرحله میانی به ذرات ابر یخی تبدیل می شود." "این شبیه قطرات متراکم است که در وسط یک اتاق ظاهر می شود، نه روی یک پنجره."

این مطمئنا عجیب خواهد بود. اما فقط به این دلیل که یک پدیده به طور طبیعی روی زمین رخ نمی دهد به این معنی نیست که در جای دیگری از منظومه شمسی نمی تواند رخ دهد. در واقع، زمانی که هرناندز-برنال و همکارانش هسته های همگن را در مدل هواشناسی مریخ وارد کردند، با موفقیت ویژگی های منحصر به فرد AMEC را بازتولید کردند.

محققان در گزارش خود می نویسند: «این یافته نشان می دهد که هسته زایی همگن در مریخ اتفاق می افتد، اولین شواهد از هسته شدن همگن بخار آب در اتمسفر سیاره ای را ارائه می دهد و مفروضات فعلی در مورد فرآیندهای تشکیل ابر را به چالش می کشد، که همچنین برای ابرهای خاصی روی زمین و به طور بالقوه در سیارات دیگر مرتبط است.

تحقیقات قبلی نشان داده است که هسته‌های همگن در مریخ به سطوح اشباع اتمسفر حدود 100000 برابر بیشتر از سطوح مورد نیاز برای تشکیل یخ در شرایط عادی نیاز دارد. به دلیل فراوانی گرد و غبار در جو مریخ، چنین سطوحی غیرقابل قبول تلقی می‌شد، زیرا هسته‌های ناهمگن باعث تخلیه بخار آب اضافی قبل از رسیدن به آن سطوح رطوبت شدید می‌شد.

با این حال، هم مشاهدات و هم شبیه‌سازی‌های مدل نشان می‌دهند که سطوح قابل‌توجهی از "ابر اشباع" می‌تواند در جو مریخ ظاهر شود. یافته‌های جدید به این شواهد اضافه می‌کنند و به هسته‌های همگن فعال‌شده با فوق اشباع به عنوان مکانیسم فیزیکی پشت تشکیل AMEC اشاره می‌کنند.

هرناندز-برنال گفت: «ما قبلا چنین شرایطی را در مریخ ندیده‌ایم، اما یافته‌های ما اکنون قویا نشان می‌دهد که رطوبت سیاره واقعا می‌تواند به این سطوح شدید برسد.

تیم او بر این باور است که وقتی بادها از کنار Arsia Mons می گذرند، افزایش شدید ارتفاع موج قدرتمندی ایجاد می کند که به سرعت بسته های مرطوب هوا را به اتمسفر بالا می برد. سپس اتمسفر ناگهان سرد می‌شود و سطوح رطوبت افزایش می‌یابد و باعث می‌شود که بخار آب به طور خود به خود به ذرات ابر منجمد شود و AMEC را تشکیل دهد.

تایید این فرضیه به تحقیقات بیشتری نیاز دارد، اما این کار توضیح جالبی برای یکی از بزرگترین اسرار جو مریخ ارائه می دهد.