Щовесни і щоліта в південній півкулі Марса, у розпал пилового сезону, над вулканом Arsia Mons виростає біла смуга водяного льоду завдовжки до 1800 км — Arsia Mons Elongated Cloud, скорочено AMEC. Вона з’являється на світанку, тягнеться за вітром від 20-кілометрового вулкана і менш ніж за три години випаровується. І так щоранку, кілька місяців поспіль. Mars Express показав її у 2018-му й відтоді стежить за нею щосезону.
Тип визначили одразу: орографічна хмара, такі ж утворюються на Землі, коли потік повітря перевалює через гору. А от у моделях вона не народжувалася. Хоч як дослідники крутили марсіанську метеорологічну модель, картинка з орбіти не відтворювалася — поки Jorge Hernández-Bernal з LMD/CNRS/Sorbonne Université не додав у рівняння фізику, яка в підручниках є, але в природі її ніхто не бачив.
Хмари зазвичай конденсуються на чомусь: сіль, пилок, сажа, на Марсі — пил. Це гетерогенна нуклеація. В AMEC водяна пара перетворюється на крижані частинки напряму, без жодної затравки. Гомогенну нуклеацію припускали для верхніх шарів атмосфер Землі й Венери, але жодного разу не зафіксували: для неї потрібна відносна вологість у понад 100 000 разів вища за ту, з якою ми маємо справу щодня.
Умови створює сам вулкан. Вітер, обтікаючи масив Arsia Mons, збуджує потужну хвилю, яка за лічені хвилини підкидає вологі порції повітря на кілька кілометрів угору. Температура падає на 30 градусів за 10 хвилин, вологість зашкалює — і пара вимерзає сама собою. Хмара формується на висоті близько 45 км, де пилинок, на яких можна було б сконденсуватися, і так обмаль.
Моделювання спиралося на знімки трьох приладів Mars Express — VMC, HRSC і OMEGA. Апарат разом із ExoMars TGO — один з небагатьох апаратів на орбіті Марса, який узагалі працює в ранкові години, коли існує AMEC, і здатен відстежувати її зміни з інтервалом у кілька годин. Сам Hernández-Bernal знайшов цю хмару в архівних кадрах ще з часів Viking 2 у 1970-х.
Стаття вийшла в Nature Geoscience. І якщо для однієї марсіанської хмари знадобився розділ підручника з позначкою «теоретично можливе», цей розділ варто перечитати перед тим, як пояснювати атмосфери екзопланет.