قد لا يكون الأمر واضحًا، ولكن تمامًا مثل الأرض، فإن المريخ لديه فصول. وفي كل يوم من كل صيف، تظهر سحابة بيضاء رقيقة بطول 1800 كيلومتر غرب أرسيا مونس، وهو بركان درعي خامد يبلغ ارتفاعه 20 كيلومترًا. على الأقل لبضع ساعات، قبل أن يتبدد حتى يعود للظهور في صباح اليوم التالي. لقد عرف العلماء عن هذه الميزة، التي يطلقون عليها اسم سحابة Arsia Mons Elongated Cloud (AMEC)، منذ عقود، لكن علماء الكواكب لم يتمكنوا من تفسيرها باستخدام نماذج الغلاف الجوي التقليدية. لكن بحثًا جديدًا نُشر في مجلة Nature Geoscience بواسطة فريق بحث بقيادة الدكتور خورخي هيرنانديز بيرنال من جامعة السوربون، يشير إلى أن السحابة يمكن أن تكون أول مثال حقيقي موثق لسحابة تتجمد من الهواء الرقيق.
وقد تم التنظير لهذه الظاهرة، المعروفة باسم النواة المتجانسة، في الكتب المدرسية لسنوات. ومع ذلك، فقد اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن الأمر مجرد فضول مختبري وليس شيئًا يحدث بشكل طبيعي في الطبيعة. لفهم السبب، من الأفضل أولاً مراجعة شرح الفيزياء في المدرسة الثانوية لكيفية تشكل السحب.
على كواكب مثل الأرض، عندما يرتفع الهواء الرطب، فإنه يتوسع ويبرد، مما يؤدي في الوقت نفسه إلى زيادة الرطوبة النسبية. ومع ذلك، من المعروف أن جزيئات بخار الماء مترددة في التجمع معًا. لديهم توترات سطحية هائلة تجعلهم يتبخرون بمجرد تشكلهم. إلا إذا كان لديهم شيء للاستيلاء عليه.
فيديو يصف مشروعًا علميًا للمواطنين التابعين لناسا لتتبع السحب المريخية. الائتمان – قناة SciStarter على YouTube
وعادة ما يأخذ هذا “الشيء” شكل جسيم في الغلاف الجوي. من خلال عملية تسمى النواة غير المتجانسة، يتكثف بخار الماء على بذور مجهرية محمولة بالهواء تُعرف باسم نوى التكثيف، والتي تعمل بمثابة اللبنات الأساسية للسحب. على الأرض، تأخذ هذه الأشياء شكل أي شيء بدءًا من بلورات ملح البحر وحتى التلوث الصناعي. من المعروف أن المريخ مليء بالغبار وتجتاحه بشكل روتيني العواصف الترابية العالمية، لذلك افترض العلماء بطبيعة الحال أن حبيبات الغبار هذه زودت نوى التكثيف اللازمة لنمو AMEC.
ومع ذلك، عندما أجرى العلماء عمليات محاكاة للغلاف الجوي في محاولة لإعادة إنتاج AMEC باستخدام نظريات تكوين السحب التقليدية، فقد فشلوا في ذلك. إما أنها ستنتج بقعًا واسعة من الضباب، أو لا توجد قصة زائدة تصل إلى آلاف الكيلومترات على الإطلاق. لم يتمكن الباحثون من تفسير كيف يمكن لمثل هذا الشريط الرقيق والمشرق من الماء أن يظل مستقرًا عبر آلاف الأميال من صحراء المريخ المفتوحة.
ومع ذلك، إذا قرأت الكتب المدرسية عن كثب، فقد أدرك العلماء منذ فترة طويلة أن النواة المتجانسة، أي تكوين السحب بدون جسيم، أمر ممكن من الناحية النظرية. في هذا السيناريو، تتصادم جزيئات الماء بقوة غاشمة كافية لتكوين قطرات سائلة أو بذور ثلج دون الحاجة إلى أي جزيء موجود مسبقًا للتجمع حولها. لكنها تتطلب مستويات سخيفة من الرطوبة، مما يجعلها نتيجة مختبرية مثيرة للاهتمام فقط للعلماء الذين اعتقدوا أن هناك دائمًا الكثير من الغبار المتاح في الغلاف الجوي لدرجة أن النواة غير المتجانسة التي نعرفها على الأرض تقوض تكوين أي قطرات تتشكل ببساطة تلقائيًا.
يصف أنطون بيتروف AMEC بالتفصيل. ائتمان – قناة أنطون بيتروف على اليوتيوب
تظهر الدراسة الجديدة أن البيئة الجوية المحيطة بـ Arsia Mons في الصيف قوية بما يكفي لكسر هذه القاعدة. استخدم الباحثون مجموعة من نماذج الطقس وحزم الفيزياء الدقيقة المتخصصة من برنامج يعرف باسم نموذج مناخ كوكب المريخ، لإظهار ما يحدث على وجه التحديد حول أرسيا مونس في الصيف.
أولاً، هناك رياح ملحوظة باتجاه الغرب تضرب البركان الدرعي مباشرة، وتنحرف للأعلى بقوة كافية لتوليد ظاهرة تسمى موجات الجاذبية – تموجات ثابتة في الغلاف الجوي تمثل تحولات هائلة في الضغط. عندما يتحرك الهواء عبر هذه الموجات، فإنه يتعرض لتمدد شديد الحرارة، ويبرد بحوالي 30 درجة مئوية في أقل من خمسة عشر دقيقة، شديد البرودة إلى أقل من -143 درجة مئوية.
وفي فصل الصيف، يكون الغلاف الجوي المريخي خاليًا نسبيًا من الغبار، حيث لا يتجاوز عدد حبيبات الغبار 0.1 لكل سنتيمتر مكعب. وهذا يعني أن هناك القليل نسبيًا من الغبار لامتصاص البخار بسرعة، مما يعني ارتفاع نسبة الرطوبة في المنطقة إلى حوالي عشرة ملايين بالمائة. هذا هو بالضبط نوع البيئة التي يمكن أن يحدث فيها التنوي المتجانس. عند هذه النقطة، تصل جزيئات بخار الماء إلى نقطة الانهيار الفيزيائي وتتجمد تلقائيًا إلى مئات من بلورات الجليد في كل سنتيمتر مكعب. وبعبارة أخرى، فإنها تخلق سحابة جليدية. هذا هو المكان الذي تتولى فيه الرياح زمام الأمور، حيث تنفخ جزيئات الجليد المتكونة حديثًا لتنتقل خارج الجيب المتجمد إلى ذيل سحابة رفيع يبلغ طوله أكثر من ألف ميل دون أن تتبدد.
إن إظهار أن هذه العملية يمكن أن تحدث في الواقع في جو كوكبي يفتح إمكانيات أخرى لفهم مكان آخر يمكن أن تحدث فيه. من أعمدة إنسيلادوس الجليدية إلى الغلاف الجوي القطبي، هناك أماكن أخرى في النظام الشمسي يمكن أن تتمتع، من الناحية النظرية على الأقل، بنفس مستويات الرطوبة النسبية المرتفعة بشكل سخيف مع انخفاض عدد جزيئات الغبار نسبيًا. لكن في الوقت الحالي، يعد هذا الخط الأبيض اللامع على المريخ هو المثال الطبيعي الوحيد المعروف لظاهرة تشكل السحب النادرة للغاية. قد لا يبقى الأمر على هذا النحو لفترة طويلة.
يتعلم أكثر:
وكالة الفضاء الأوروبية – قد تكون أغرب سحابة على كوكب المريخ أكثر غرابة مما كنا نعتقد
J. هيرنانديز بيرنال وآخرون. – نواة متجانسة لبخار الماء يتضح من السحب الطويلة على المريخ
UT – هناك سحابة واحدة على المريخ يزيد طولها عن 1800 كيلومتر
UT – هناك سحابة مضحكة على سطح المريخ، تطفو مباشرة في بركان أرسيا مونس. لا تكن متحمسًا للغاية، رغم أنه ليس ثورانًا
