Hver morgen under våren og sommeren på Mars dukker den langstrakte skyen opp nær vulkanen Arsia Mons. Den vokser gradvis til over 1.000 miles, tilsvarende omtrent avstanden fra New York til Kansas City i luftlinje, før den løser seg opp. Det samme mønsteret gjentar seg i flere måneder.

Skyen ble først registrert av en sonde i 2018 og kalles ofte Arsia Mons Elongated Cloud, eller AMEC. Forskere har lenge manglet en plausibel forklaring på hvordan den oppstår. Nå har forskere for første gang klart å modellere dannelsen, og resultatene tyder på at en uvanlig fysisk prosess kan være involvert.

En prosess fra teoribøkene

«Vi fant ut at vi måtte ta med litt eksotisk fysikk … fysikk som er beskrevet i lærebøker, men som regnes som teoretisk og vanligvis antas å ikke forekomme i naturen. Den har absolutt ikke blitt observert i praksis før», sier Jorge Hernández-Bernal, planetforsker ved Sorbonne Université i Paris og hovedforfatter av studien, i en pressemelding.

Da forskerne inkluderte denne fysikken i simuleringene, dukket AMEC opp slik de hadde forventet. Studien er publisert i Nature Geoscience.

På jorden dannes skyer vanligvis når vanndamp blir til dråper eller iskrystaller rundt små partikler, som støv eller salt. Den nye studien antyder i stedet at AMEC kan dannes gjennom såkalt homogen kjernedannelse. Det innebærer at damp går direkte over til iskrystaller uten hjelp fra partikler.

«Det kan sammenlignes med at kondensdråper oppstår midt i et rom, i stedet for på et vindu», forklarer Hernández-Bernal. «Det er helt uventet.»

Arsia Mons sender fuktig luft høyt opp

Prosessen krever ekstreme forhold. Temperaturen må falle med 30 grader celsius på ti minutter, samtidig som den relative luftfuktigheten er høy.

Vulkanen Arsia Mons spiller også en sentral rolle. Når luftstrømmer treffer den 65.000 fot høye vulkanen, oppstår en kraftig bølge som løfter fuktig luft høyt opp i atmosfæren i løpet av få minutter.

Forskere har antatt at en lignende prosess kan forekomme i de øvre atmosfærene på andre planeter, blant annet Venus og jorden. Den har imidlertid aldri blitt observert. Det skyldes blant annet at prosessen krever en ekstrem luftfuktighet – mer enn 100.000 ganger høyere enn noen verdi som er målt på jorden.

Før modelleringen var det heller ikke kjent at slike fuktighetsnivåer kunne finnes på Mars. «Vi har langt mindre informasjon om atmosfæren på Mars enn om jordens atmosfære, så det at vi har klart å gjenskape AMEC i denne graden, er en stor suksess», sier Hernández-Bernal. Han beskriver resultatet som bemerkelsesverdig.