ענן קרח שאורכו מגיע עד ל-1,800 קילומטרים מופיע בשמי מאדים מדי בוקר במשך כמה חודשים בשנה, נמתח מערבה מהר געש עצום ונעלם בתוך שעות. החללית האירופית מארס אקספרס תיעדה אותו שוב ושוב, ולחוקרים כבר היה ברור היכן הוא נוצר ומתי הוא מתפוגג. אבל כשניסו לשחזר במחשב את התפתחותו בעזרת המודלים המקובלים להיווצרות עננים, הם קיבלו תוצאה שונה מאוד מזו שנראתה בתצלומים.
כעת צוות חוקרים מצרפת מציג הסבר אפשרי לתעלומה. במחקר שפורסם ב-7 באוקטובר בכתב העת Nature Geoscience הם מציעים כי בשכבות הגבוהות של האטמוספירה מתרחש תהליך שבו נוצרים גבישי קרח ללא גרגירי אבק או חלקיקים אחרים. התהליך מוכר בתיאוריה, אבל עד היום לא נצפה בפועל באטמוספירה של כוכב לכת.
התופעה מכונה "הענן המוארך של ארסיה מונס", על שם הר הגעש שלצדו היא מתרחשת. ההר מתנשא לגובה של כ-20 קילומטרים, והענן מופיע באביב ובקיץ של חצי הכדור הדרומי. הוא מתחיל להיווצר עוד לפני הזריחה ומתפוגג בשעות הבוקר המאוחרות.
ענן עצום שהמדענים לא הצליחו לשחזר
בשיאו מגיע הענן לאורך של 1,800 קילומטרים ולרוחב של כ-150 קילומטרים. הוא מתארך מערבה במהירות של יותר מ-600 קמ"ש, בגובה של כ-45 קילומטרים מעל פני הקרקע, עד שהוא מתנתק מאזור הר הגעש ונעלם ככל שהאוויר מתחמם.
התופעה עוררה עניין רב בשנת 2018, כשמארס אקספרס תיעדה אותה. בהמשך התברר שגם חלליות קודמות צילמו חלקים מהענן, אפילו בשנות ה-70. החוקרים כבר הכירו את מחזור החיים היומי שלו, אך התקשו להסביר כיצד הוא מצליח להתארך לממדים כאלה בלי להתפוגג.
כמו בכדור הארץ, גם במאדים הרים יכולים לגרום לאוויר לח להתרומם ולהתקרר, וכך נוצרים עננים. בדרך כלל, גבישי הקרח נוצרים סביב חלקיקים זעירים כמו אבק. אלא שכאשר החוקרים ניסו לשחזר את הענן באמצעות התהליך המוכר הזה, התוצאות לא התאימו למה שצילמה החללית. הענן שהתקבל בהדמיות פשוט לא התפתח באותו אופן.
הפתרון המפתיע: קרח שנוצר בלי אבק
"כדי ליצור את הענן בהדמיה נאלצנו לכלול פיזיקה אקזוטית", הסביר ד"ר חורחה הרננדס-ברנל מאוניברסיטת סורבון בפריז, שהוביל את המחקר. לדבריו, מדובר בתהליך שמופיע בספרי הלימוד, אבל עד כה נחשב לתיאורטי בלבד, משום שלא נצפה בפועל בטבע.
התהליך נקרא "התגרענות הומוגנית". בניגוד לדרך המוכרת שבה נוצרים עננים, כאשר אדי מים מתעבים סביב חלקיקי אבק או חומרים אחרים, כאן אדי המים הופכים ישירות לגבישי קרח, בלי להזדקק לחלקיק כלשהו שישמש להם בסיס.
"זה דומה לטיפות מים שמופיעות פתאום באמצע החדר, במקום להתעבות על החלון", הסביר הרננדס-ברנל. "מעולם לא ראינו דבר כזה באטמוספירה של כוכב לכת. זה בלתי צפוי לחלוטין".
אז איך תהליך נדיר כל כך עשוי להתרחש דווקא במאדים?
לדברי החוקרים, המפתח הוא השילוב בין האטמוספירה הדלילה של כוכב הלכת לבין גובהו העצום של ארסיה מונס. כשהרוח חולפת על פני הר הגעש, היא יוצרת גל באטמוספירה שמרים אוויר לח לגובה של כמה קילומטרים בתוך דקות ספורות.
העלייה המהירה גורמת לאוויר להתקרר בחדות, והטמפרטורה עשויה לצנוח ב-30 מעלות בתוך עשר דקות בלבד. במקביל, הלחות היחסית מזנקת ומגיעה לרמות חריגות במיוחד.
בתנאים האלה נוצר מצב המכונה "על-רוויה", שבו ריכוז אדי המים גבוה בהרבה מהרמה הרגילה בטמפרטורה הנתונה. לפי החוקרים, התנאים הקיצוניים מאפשרים לאדי המים להפוך ישירות לגבישי קרח, גם בלי גרגירי אבק שישמשו להם בסיס.
ברגע שהוסיפו את התהליך הזה למודל הממוחשב, הצליחו החוקרים לשחזר ענן שהתפתח בצורה דומה מאוד לזו שנצפתה בתצלומי החללית.
עם זאת, הם מדגישים שעדיין קיימים הבדלים בין תוצאות ההדמיה לבין התצפיות. הממצאים מחזקים מאוד את ההסבר החדש, אך אינם מהווים הוכחה ישירה לכך שהתהליך אכן מתרחש באטמוספירה של מאדים.
"התוצאה יוצאת דופן", אמר הרננדס-ברנל. "יש לנו הרבה פחות מידע על האטמוספירה של מאדים מאשר על זו של כדור הארץ, ולכן עצם העובדה שהצלחנו לשחזר את הענן ברמת דיוק כזאת היא הצלחה גדולה".
לתגלית עשויה להיות משמעות גם מעבר למאדים. בעבר העלו מדענים את האפשרות שתהליך דומה מתרחש בשכבות העליונות של האטמוספירה בכדור הארץ ובנוגה, אך עד כה לא הצליחו לצפות בו. אם ההסבר החדש יאומת, הוא עשוי לשנות גם את ההבנה של תהליכי היווצרות עננים בכוכבי לכת אחרים.
הענן המסתורי ימשיך להופיע מדי בוקר בעונות המתאימות, להתארך לאורך מאות קילומטרים ולהיעלם בתוך שעות - אלא שכעת, לראשונה, יש לחוקרים הסבר מבוסס לאחד ממחזות הטבע החריגים ביותר על פני כוכב הלכת האדום.