Igaz, ilyet még sosem láttunk: a Föld légkörében lévő felhők nukleáció útján alakulnak ki, akárcsak a Vénuszon vagy a Marson. Ilyenkor a vízcseppek vagy jégkristályok apró, szilárd részecskék körül növekednek, például a Mars légkörében lebegő porszemeken.
A kutatóknak most először van okuk azt feltételezni, hogy tanúi voltak egy felhő kialakulásának, amely magképződés nélkül, csupán vízgőzből kondenzálódott ki. Kutatásuk eredményeit a Nature Geoscience című szaklapban tették közzé.
Az Arsia Mons zászlaja
A kérdéses felhő hosszú és vékony, mintegy 1800 kilométerre nyúlik el az Arsia Mons vulkán domborulatától, amely az egyenlítő közelében lévő három jellegzetes tűzhányó egyike. Az Arsia Mons hosszúkás felhője zászlóként hullámzik szélirányban, kiindulási pontja pedig a csúcs, amely nagyjából 20 kilométerrel emelkedik a marsi síkság fölé. A Mars déli féltekéjén, a nyári napforduló körüli néhány hónapban a felhő minden reggel megjelenik a hegy nyugati lejtője mellett, és minden este eloszlik. A jelenséget először az Európai Űrügynökség Mars Express szondája figyelte meg 2018-ban, és azóta sem sikerült magyarázatot találni rá, vagy szimulációkkal reprodukálni.
A magas vulkán mellett erős feláramlás jön létre, amely a légköri gázt 45 kilométer magasra repíti. Ennek következtében a hőmérséklet néhány perc alatt 30 Celsius-fokot esik. Ezzel együtt jár a relatív páratartalom hirtelen emelkedése, amely százezerszer magasabbra jut, mint amit a Földön tapasztalunk. Bolygónk légköre annyira tele van porral, pollennel, korommal és egyéb részecskékkel, hogy túltelített állapot nem alakulhat ki benne: ahogy a relatív páratartalom megközelíti a 100%-ot, a vízgőz kicsapódik a könnyen elérhető részecskékre. A Marson viszont alacsony a légnyomás, és a porrészecskék soha nem emelkednek ilyen magasra a levegőben.
Mivel a légkör vízzel túltelített, de nincs olyan szilárd anyag, amelyre a vízgőz kicsapódhatna, egyszerűen önmagában kondenzálódik – állítja a Jorge Hernández-Bernal (Sorbonne Egyetem, Franciaország) vezette kutatócsoport.
A kutatók tanulmányukban arról számolnak be, hogy a hosszúkás felhő kialakulásáról és feloszlásáról csak úgy lehet pontos szimulációkat alkotni, ha a homogén nukleáció folyamatával számolnak: ilyenkor másik anyag vagy felület jelenléte nélkül, önmagától indul be a fázisátmenet.
Mag nélkül, spontán kialakuló felhők
„Korábbi tanulmányok elméleti lehetőségként már tárgyalták ezt a Földre és a Vénuszra vonatkozóan.” – mondta a kutató. A Marson azonban ez teljesen váratlan. „Nagyon meglepő, hogy pont így történik” – tette hozzá.
A Mars ezen részén uralkodó légköri viszonyokkal végzett korábbi szimulációk nem eredményeztek olyan felhőt, amely hasonlított volna az Arsia Mons rendkívül hosszú képződményéhez. Csak a homogén nukleáció bevezetése után sikerült a szimulációknak végre hűen visszaadniuk a felhő dinamikájának számos megfigyelt jellemzőjét.
Ez még a Marson sem gyakori jelenség. A jóval magasabb, 40 kilométerre nyúló Olympus Mons felett például nincsenek ilyen felhők. Úgy tűnik, hogy az Arsia Mons felett uralkodó körülmények különösen alkalmasak a spontán felhőképződésre. A szimulációk ezt megerősítik: amikor a kutatók lefuttatták azokat más marsi hegycsúcsokra is, nem tapasztaltak hasonló felhőképződést.
„Érdekes, úgy tűnik, hogy a kutatók megtalálták azokat a körülményeket a marsi légkörben, ahol ez végbemehet” – mondja Jonathan Abbatt (Torontói Egyetem), aki nem vett részt ebben a kutatásban.
Hernández-Bernal nyolc éve tanulmányozza ezt a fajta felhőképződést: először doktori tanulmányai során kezdett el foglalkozni vele, majd posztdoktori kutatóként folytatta a munkát, ezért örül, hogy végre eredményre jutott. „Rengeteg időt szántam arra, hogy megpróbáljam megérteni” – mondja. „Olyan gyönyörű felhő, és a mögötte rejlő fizika igazán egzotikus – nem az a fizika, amire számítottunk.”
Az eredményeket közlő szakcikk: https://www.nature.com/articles/s41561-026-02089-9
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet