Mars’ın en tuhaf bulutu önceden düşünülenden daha da tuhaf olabilir

Avrupa Uzay Ajansı’nın Mars Express’ini Kızıl Gezegen’in son teknoloji meteorolojik modeliyle birlikte kullanan bilim insanları, Mars’ın en ilginç bulutunun arkasında bazı egzotik fiziklerin olabileceğini keşfettiler. “Mars’taki Uzatılmış Bulutların Önerdiği Su Buharından Homojen Buz Çekirdeklenmesi” başlıklı makale şu tarihte yayınlandı: Doğa Jeolojisi.

Mars’ın güney yarımküresinde her ilkbahar ve yaz aylarında, Mars’ın tozlu mevsimi sırasında muhteşem bir bulutun ortaya çıktığını görüyoruz: Kızıl Gezegendeki görsel olarak en dikkat çekici bulut olan Arsia Mons Uzamış Bulutu (AMEC).

Bu beyaz su buzu tutamı, 20 km yüksekliğindeki (12 mil yüksekliğinde) Arsia Mons yanardağının rüzgar yönünde ortaya çıkıyor. Her gün oluşuyor, büyüyor ve soluyor, hızla buharlaşmadan önce 1.800 km’ye (1.120 mil) kadar (Birleşik Krallık’ın neredeyse iki katı) kadar uzanıyor. Bu döngü birkaç ay boyunca her sabah tekrarlanır.

Mars Express, AMEC’i ilk kez 2018’de ortaya çıkardı ve o zamandan beri tekrarlayan bulutu defalarca görüntüledi. Araştırmacılar onun evrimini, canlı dinamiklerini ve ilgi çekici davranışını araştırdılar ve bunun orografik bir bulut olduğunu belirlediler: Rüzgar bir volkanın veya dağın sarp topoğrafyasını geçerken oluşan ve Dünya’da da görülen bir tür bulut.

Ancak bulutun tam olarak nasıl canlandığını modellemeye çalışırken, simülasyonlarımız şu ana kadar görüntülerde gördüklerimizi yansıtamadı.

Yeni çalışmanın başyazarı, Paris’teki LMD/CNRS/Sorbonne Üniversitesi’nden Jorge Hernández-Bernal, “Modellememizde AMEC’i oluşturmak için bazı egzotik fizikleri dahil etmemiz gerektiğini bulduk. Ders kitaplarında yer almasına rağmen teorik olarak ele alınan ve genellikle doğada meydana gelmediği düşünülen fizik. Kesinlikle daha önce eylem halinde görülmedi” diyor. “Bu fiziği simülasyonlarımıza dahil ettiğimizde AMEC tam da umduğumuz gibi ortaya çıktı.”

‘Tamamen beklenmedik’: Nadir görülen bir süreç

Dünya’da ve başka yerlerde bulutlar genellikle nemli hava soğuduğunda ve su buharı sıvı damlacıklara veya buzlu kristallere yoğunlaştığında oluşur. Bu genellikle heterojen çekirdeklenme olarak bilinen ve buharın tutunması ve üzerine yoğunlaşması için atmosferde başka “maddelerin” (örneğin tuz, polen, kurum veya toz) zerrelerinin bulunmasını gerektiren bir süreç aracılığıyla gerçekleşir. Mars’ta toz olduğu düşünülüyor.

Hernández-Bernal, “AMEC için bulut oluşumunun bu ‘şeylerin’ hiçbirine ihtiyaç duymadan gerçekleştiği görülüyor” diye ekliyor. “Su buharı herhangi bir orta adım olmaksızın doğrudan buzlu bulut parçacıklarına dönüşür. Bu, bir pencere yerine odanın ortasında beliren yoğunlaşma damlacıklarına benzer. Biz buna homojen çekirdeklenme diyoruz ve bunu daha önce gezegen atmosferinde hiç görmemiştik. Bu tamamen beklenmedik bir durum.”

Bilim insanları bu sürecin Dünya ve Venüs’ün üst atmosferlerinde gerçekleşebileceğini öne sürmüştü ancak henüz tespit edilemedi. Nadirliği, Dünya’daki günlük yaşamımızda genellikle deneyimlediğimiz aşırı bağıl nem seviyelerinin 100.000 katının üzerinde olduğu istisnai koşullar gerektirmesinden kaynaklanmaktadır.

Hernández-Bernal, “Mars’ta bu koşulları daha önce görmemiştik, ancak artık bulgularımız gezegendeki nemin gerçekten de bu aşırı seviyelere ulaşabileceğini güçlü bir şekilde gösteriyor” diyor.

Hernández-Bernal ve meslektaşları, AMEC’in, Mars’ın ince atmosferi ile yakındaki Arsia Mons yanardağının yükselen yüksekliğinin, bu nadir süreci eylem halinde görmek için gereken koşulları yaratmak üzere bir araya geldiği benzersiz bir konumda bulunduğunu buldu.

Rüzgârlar Arsia Mons’un üzerinden geçerken yanardağın kütlesi, nemli hava parçalarını yalnızca birkaç dakika içinde kilometrelerce yukarıya kaldıran güçlü bir dalgayı tetikliyor. Bu, atmosferi hızla soğutarak sıcaklıkların sadece 10 dakika içinde 30 derece düşmesine ve bağıl nem seviyelerinin yükselmesine neden oluyor. Su buharı daha sonra kendiliğinden donarak doğrudan bulut parçacıklarına dönüşerek AMEC’i oluşturur.

Mars Express’ten zafer

Hernández-Bernal, modellenen bulutun bazı yönleri gözlemlerle tam olarak eşleşmese de “sonuç dikkate değer” diyor. “Mars’ın atmosferi hakkında Dünya’nınki kadar fazla bilgiye sahip değiliz, dolayısıyla AMEC’i bu dereceye kadar yeniden üretmek model için büyük bir başarı.”

Araştırmacılar modellemelerini Mars Express’teki üç kameradan elde edilen verilere dayandırdılar: Görsel İzleme Kamerası, Yüksek Çözünürlüklü Stereo Kamera ve OMEGA. Mars Express, Mars yüzeyinin geniş alanlarını yüksek çözünürlükte görüntüleyebiliyor ve Mars yörüngesindeki az sayıdaki uzay aracından biri (ESA’nın ExoMars Trace Gas Orbiter’ı ile birlikte) AMEC’in mevcut olduğu sabah saatlerinde gözlem yapabiliyor.

ESA Mars Express proje bilimcisi Colin Wilson, “Mars Express aynı zamanda bulutun sadece birkaç saatlik zaman ölçeklerinde nasıl değiştiğini de izleyebiliyor, bu da bize gezegendeki kısa ömürlü olaylara dair rakipsiz bir görüş sağlıyor” diyor. “Genel olarak, bu bulgu, görev ve bilim adamları için gerçek bir başarıdır: Mars Express, AMEC’i keşfetti, onu yıllardır takip edip izledi ve şimdi de oluşumunun sırlarının açığa çıkmasına yardımcı oluyor.”

Sonuç, Mars ve başka yerlerdeki atmosferik süreçlere ilişkin anlayışımızı ilerletmenin ötesinde, evrenin gezegenlerini (ötegezegenler dahil) keşfederken beklenmedik süreçleri göz ardı etmememiz gerektiğini vurguluyor.

Wilson şunu ekliyor: “Dünya ve Mars’taki bulutlar aynı ‘kurallar’ tarafından yönetiliyor gibi görünse de, bu egzotik Mars bulutunu anlamak egzotik fizik gerektiriyordu ve bu, evrenin başka yerlerinde de geçerli olabilir.”