راز ابر عظیمی که هر صبح در مریخ ظاهر می‌شود/ ابر ۱۸۰۰ کیلومتری آرسیا مانس در سیاره سرخ
دانشمندان یک قدم به کشف راز یکی از عجیب‌ترین ابرهای مریخ نزدیک‌تر شده‌اند. ابری که صبح ظاهر می‌شود، تا حدود هزار و ۸۰۰ کیلومتر امتداد پیدا می‌کند و چند ساعت بعد کاملا ناپدید می‌شود.
ابری مریخی به طول ۱۶۰۰ کیلومتر (۱۰۰۰ مایل) که تقریباً هر روز از آسمان سیاره سرخ پدیدار و سپس به سرعت ناپدید می‌شود، حتی عجیب‌تر از آن چیزی است که دانشمندان تصور می‌کردند. شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهد که این پدیده وهم‌آور را تنها می‌توان با استفاده از «فیزیک عجیب و غریب» که به صورت تئوری مطرح شده‌اند اما هرگز روی زمین یا هیچ جای دیگری در منظومه شمسی دیده نشده‌اند، توضیح داد.
به گزارش فرارو به نقل از لایو ساینس، این توده شناور مرموز که ابر کشیده آرسیا مونز (AMEC) نامیده می‌شود، اغلب بر فراز آرسیا مونز، یک آتشفشان خاموش به ارتفاع ۲۰ کیلومتر (۱۲ مایل) واقع در منطقه تارسیس، درست در جنوب خط استوای سیاره سرخ، پدیدار می‌شود. این ابر بخار آب اولین بار در سال ۲۰۱۸ توسط مدارگرد مارس اکسپرس آژانس فضایی اروپا مشاهده شد و از آن زمان تقریباً هر روز صبح در طول بهار و تابستان مریخ، زمانی که افزایش تابش خورشیدی باعث ایجاد بادهای شدید سطحی می‌شود، ظاهر شده است. اما این ابر فقط چند ساعت در هر روز دوام می‌آورد و سپس به طور کامل تبخیر می‌شود.
طول AMEC می‌تواند به ۱۱۰۰ مایل (۱۸۰۰ کیلومتر) برسد که تقریباً یک‌دوازدهمِ محیط کره مریخ است. برای مقایسه، این مسافت تقریباً دو برابر طول بریتانیا یا معادل فاصله میان شهرهای نیویورک و میامی است.
اگرچه سیاره سرخ با ابرهای غبار غول‌پیکر و گاهی اوقات «رگه‌های رنگین‌کمانی» دی‌اکسید کربن غریبه نیست، اما تقریباً کاملاً عاری از بخار آب جوی است. این امر تشکیل ابرهای پف‌کرده و شبیه زمین را در آنجا بسیار نادر می‌کند، چه برسد به ابرهای بسیار وسیع. در نتیجه، دانشمندان برای توضیح این آب و هوای عجیب و غریب تلاش کرده‌اند.
اما در یک مطالعه جدید که روز چهارشنبه (۷ 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، این تیم برای بازآفرینی این پدیده گیج‌کننده تلاش کرد. اما وقتی اصول هواشناسی سنتی را به نفع توضیحی غیرمعمول‌تر کنار گذاشتند، در نهایت موفق شدند.
خورخه هرناندز-برنال، نویسنده اصلی این پژوهش و دانشمند علوم سیاره‌ای در دانشگاه «باسک» اسپانیا (که در زمان انجام مطالعه با دانشگاه سوربن پاریس همکاری می‌کرد)، در بیانیه‌ای گفت: «برای ایجاد پدیده AMEC در مدل‌سازی‌مان، دریافتیم که باید برخی مباحث فیزیکی غیرمعمول را در نظر بگیریم؛ مباحثی که اگرچه در کتاب‌های درسی آمده‌اند، اما ماهیتی صرفاً نظری دارند و معمولاً تصور می‌شود که در طبیعت رخ نمی‌دهند. با این حال، به محض اینکه این مفاهیم فیزیکی را در شبیه‌سازی‌های خود گنجاندیم، پدیده AMEC دقیقاً همان‌طور که انتظار داشتیم، پدیدار شد.»
کاملاً غیرمنتظره
پدیده AMEC نوعی ابر «اوروگرافیک» (کوه-زاد) است؛ بدین معنا که بر اثر رانده شدن بخار آب توسط بادهای شدید به سمت بالا و عبور آن از روی یک عارضه مرتفع، مانند کوه، شکل می‌گیرد. ابرهای مشابهی نیز در زمین وجود دارند، از جمله ابر «لوانتر» (Levanter) که گاهی بر فراز صخره جبل‌الطارق در جنوب اروپا تشکیل می‌شود. با این حال، نمونه مریخی این پدیده را نمی‌توان با همان فرآیندهایی که در سیاره ما رخ می‌دهند، توضیح داد.
در زمین، ابرها طی فرآیندی به نام «هسته‌زایی ناهمگن» شکل می‌گیرند؛ در این فرآیند، هوای مرطوب سرد شده و به شکل کریستال‌های یخ درمی‌آید که حول ذرات ریز معلق در جو — مانند گرد و غبار، نمک، گرده گیاهان یا دوده — تشکیل می‌شوند. اما با وجود فراوانی گرد و غبار در جو مریخ، چنین اتفاقی در آنجا رخ نمی‌دهد.
هرناندز-برنال، که شش سال گذشته را صرف مطالعه AMEC کرده است، می‌گوید: «به نظر می‌رسد تشکیل ابر در مورد AMEC، بدون نیاز به هیچ‌یک از این «مواد» [موجود در هوا] صورت می‌گیرد. بخار آب بدون هیچ مرحله میانی، مستقیماً به ذرات ابری یخی تبدیل می‌شود. این پدیده شبیه به تشکیل قطرات میعان در وسط اتاق است، نه روی سطح پنجره. »
پژوهشگران این پدیده را «هسته‌زایی همگن» می‌نامند و می‌گویند که پیش از این، چنین فرآیندی در جو هیچ سیاره‌ای مشاهده نشده بود. هرناندز-برنال می‌افزاید: «این موضوع کاملاً غیرمنتظره است.»
دانشمندان پیش‌تر پیش‌بینی کرده بودند که پدیده «هسته‌زایی همگن» (homogeneous nucleation) ممکن است در جو فوقانی زمین یا در آسمان سیاره ناهید (زهره) رخ دهد. با این حال، وقوع این پدیده بسیار بعید دانسته می‌شد، زیرا نیازمند سطوح رطوبتی است که تقریباً ۱۰۰ هزار برابر بیشتر از میزان رطوبت سطح سیاره ماست.
با توجه به اینکه مریخِ امروزی تقریباً فاقد آب است، شاید بعید به نظر برسد که میزان رطوبت آن بتواند به چنین سطوح بالایی برسد؛ اما داده‌های کاوشگر «مارس اکسپرس» (Mars Express) روایت متفاوتی را بیان می‌کنند.
هنگامی که باد از دامنه‌های کوه «آرسیا مونس» (Arsia Mons) — که ارتفاع آن بیش از دو برابر قله اورست است — بالا می‌رود، موجی قدرتمند ایجاد می‌کند که هوا را با سرعتی بسیار زیاد به لایه‌های بالایی جو پرتاب می‌کند. پژوهشگران محاسبه کرده‌اند که دمای این توده هوا می‌تواند تنها در عرض ۱۰ دقیقه تا ۵۴ درجه فارنهایت (۳۰ درجه سانتی‌گراد) کاهش یابد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که این افت دما نه تنها انجماد سریع هوا را تسهیل می‌کند، بلکه رطوبت درون موج را نیز به شدت افزایش می‌دهد و شرایط را برای وقوع هسته‌زایی همگن فراهم می‌سازد.
اما منشأ این حجم از آب کجاست؟ به گفته پژوهشگران، بخشی از آن در جو موجود است، اما بخش دیگری احتمالاً از قله «آرسیا مونس» سرچشمه می‌گیرد؛ قله‌ای که با لایه‌ای ضخیم از یخ‌زدگی (شبنم یخ‌زده) پوشیده شده است.
یک موفقیت بزرگ
شبیه‌سازی‌های جدید گامی بزرگ در جهت درک بهتر پدیده AMEC و به‌طور کلی هواشناسی مریخ محسوب می‌شوند.
هرناندز-برنال (Hernández-Bernal) گفت: ما اطلاعاتی درباره جو مریخ نداریم که حتی نزدیک به حجم اطلاعاتمان درباره جو زمین باشد؛ بنابراین، بازسازی پدیده AMEC با این دقت و جزئیات، موفقیتی بزرگ برای این مدل به شمار می‌رود.
دستیابی به این یافته‌ها بدون وجود مدارگرد «مارس اکسپرس» (Mars Express) امکان‌پذیر نبود؛ کاوشگری که با بهره‌گیری از سه ابزار — شامل دوربین پایش بصری (VMC)، دوربین استریوی با وضوح بالا (HRSC) و ابزار OMEGA — چگونگی شکل‌گیری و تحول روزانه‌ی پدیده‌ی AMEC را نقشه‌برداری کرد. این فضاپیما همچنین یکی از معدود کاوشگرهای مریخ است که می‌تواند «آرسیا مونس» (Arsia Mons) را در روشنایی روز مشاهده کند.
کالین ویلسون، دانشمند پروژه «مارس اکسپرس» (Mars Express) که در این مطالعه جدید مشارکت نداشته است، در بیانیه‌ای گفت: فضاپیمای مارس اکسپرس پدیده AMEC را کشف کرد، سال‌ها آن را زیر نظر داشت و اکنون به آشکار شدن اسرار شکل‌گیری آن کمک می‌کند.
این کشف همچنین یادآور آن است که با وجود اشتراک در اصول بنیادین، رفتار سامانه‌های آب‌وهوایی در سایر جهان‌ها با آنچه در زمین می‌بینیم متفاوت است؛ موضوعی که می‌تواند پیامدهای مهمی برای کاوش در منظومه شمسی و جستجوی حیات فرازمینی در سیارات دوردست (سیارات فراخورشیدی) داشته باشد.
ویلسون افزود: اگرچه به نظر می‌رسد ابرها در زمین و مریخ از «قوانین» یکسانی پیروی می‌کنند، اما درک این ابر عجیب مریخی نیازمند فیزیکی متفاوت و خاص بود؛ و این مسئله ممکن است در سایر نقاط کیهان نیز صدق کند.
