تمكن العلماء أخيرا من الاقتراب من حل لغز السحابة «المستحيلة» التي تظهر فجأة فوق أحد براكين المريخ، وتمتد لمئات الكيلومترات قبل أن تختفي بالسرعة نفسها تقريبا. وقد حيّرت هذه الظاهرة الغريبة الباحثين لسنوات، بسبب طريقة تشكلها واختفائها يوميا، والتي بدت متعارضة مع ما يعرفه العلماء عن تشكل السحب في الغلاف الجوي للكوكب الأحمر.
وخلال فصلي الربيع والخريف على المريخ، يظهر كل يوم مسار هائل من بخار الماء المتجمد في اتجاه الريح، انطلاقًا من بركان «أرسيا مونس»، الذي يرتفع نحو 12.5 ميلًا (20 كيلومترًا) فوق سطح الكوكب.
وتتشكل هذه السحابة وتنمو ثم تتلاشى يوميا، ويمكن أن يصل طولها إلى نحو 1120 ميلًا (1800 كيلومتر)، أي ما يقرب من ضعف طول المملكة المتحدة، قبل أن تختفي بالسرعة نفسها تقريبًا.
ويُعرف هذا التكوين باسم سحابة أرسيا مونس الممدودة (AMEC)، وقد حيّر العلماء منذ رصده للمرة الأولى عام 2018.
لكن الباحثين يعتقدون الآن أن وراء هذه الظاهرة الغريبة نوعًا من الفيزياء غير المعتادة للغاية.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، الدكتور خورخي هيرنانديز-برنال من جامعة السوربون: «لإنشاء نموذج AMEC في نموذجنا، وجدنا أننا بحاجة إلى تضمين بعض الفيزياء الغريبة، وهي فيزياء موجودة بالفعل في الكتب المدرسية، لكنها تُعامل عادةً على أنها نظرية ويُعتقد أنها لا تحدث في الطبيعة».
وأضاف: «بمجرد أن أدرجنا هذه الفيزياء في عمليات المحاكاة، ظهر نظام AMEC تمامًا كما كنا نأمل».
ويمتلك العلماء فهمًا جيدًا نسبيًا للغلاف الجوي للمريخ والعمليات التي تؤدي إلى تشكل السحب، إلا أن AMEC تبدو مختلفة بصورة استثنائية.
وأوضح هيرنانديز-برنال أن ما جعل الظاهرة صعبة الفهم هو أن السحابة تبدو وكأنها تشكل ذيلها الطويل من خلال التمدد انطلاقًا من نقطة أصلها بجوار أرسيا مونس، لكن ارتفاعها الشاهق يعني أنها لا يمكن أن تكون ناتجة ببساطة عن نقل المياه من سطح المريخ.
وأضاف أن اختلافات درجات الحرارة يجب أن تكون المحرك الرئيسي لهذه العملية، لكن في مثل هذه الحالة، كان من المتوقع عادةً أن تختفي السحابة عندما ترتفع درجات الحرارة مجددًا بعد نقطة البداية بالقرب من الجبل.
ولم يتمكن العلماء في البداية أيضًا من إعادة إنتاج AMEC في عمليات المحاكاة الحاسوبية بطريقة تتطابق مع الملاحظات الحقيقية التي رصدتها المركبة المدارية «مارس إكسبريس» التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية.
وعلى الأرض، تتشكل السحب عادةً من خلال عملية تُعرف باسم التكوين غير المتجانس للنوى، حيث يتكثف بخار الماء حول جسيم صغير موجود في الغلاف الجوي.
وقد يكون هذا الجسيم حبة لقاح، أو حبة ملح، أو جزيئًا من السخام، بينما يمكن أن يكون على المريخ غبارًا جرفته الرياح من الصحاري الموجودة على سطح الكوكب.
لكن يبدو أن هذه الآلية ليست المسؤولة عن السحابة الضخمة التي تتشكل يوميًا حول أرسيا مونس.
وبدلًا من ذلك، تقترح دراسة نُشرت في مجلة Nature Geoscience أن قطرات الماء في AMEC قد تتكثف من دون وجود أي جزيئات لتتجمع حولها.
وقال هيرنانديز-برنال إن بخار الماء يتحول مباشرة إلى جزيئات من سحب الجليد من دون المرور بمرحلة وسيطة، واصفًا الأمر بأنه يشبه ظهور قطرات التكثف في منتصف الغرفة بدلًا من تشكلها على نافذة.
ويُطلق العلماء على هذه العملية اسم التكوين المتجانس للنوى، وهي ظاهرة لم تُرصد من قبل في الغلاف الجوي للكواكب، وفق الباحثين.
وكان بعض العلماء قد اقترحوا سابقًا إمكانية حدوث هذه العملية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض والزهرة، لكنها لم تُرصد بشكل مباشر.
ويرجع ذلك إلى أن التكوين المتجانس للنوى يتطلب ظروفًا شديدة الخصوصية، من بينها مستويات مرتفعة للغاية من الرطوبة.
وأوضح هيرنانديز-برنال أن تجاوز الرطوبة النسبية حاجز 100% أمر غير معتاد في حياتنا اليومية، لكن هذه العملية تحتاج إلى مستويات تصل إلى نحو 100 ألف ضعف ذلك حتى تبدأ.
ومع ذلك، وعلى الرغم من غرابة هذه الفكرة، تغيرت نتائج المحاكاة بمجرد أن أضاف الباحثون عملية التكوين المتجانس إلى نموذجهم، وبدأ النموذج ينتج سحابة تشبه AMEC الحقيقية بدرجة كبيرة.
ويعتقد الباحثون أن المزيج الفريد بين الغلاف الجوي الرقيق للمريخ والارتفاع الهائل لجبل أرسيا مونس قد يكون هو ما يخلق الظروف النادرة اللازمة لتشكيل السحابة، وفقا لـ "ديلي ميل".
فعندما تهب الرياح فوق الجبل، تؤدي كتلة البركان إلى نشوء موجة قوية تدفع كتلًا من الهواء الرطب إلى ارتفاعات كبيرة في الغلاف الجوي خلال دقائق.
وتؤدي هذه العملية إلى تبريد الهواء بسرعة شديدة، إذ يمكن أن تنخفض درجات الحرارة بنحو 30 درجة مئوية (54 درجة فهرنهايت) خلال 10 دقائق فقط، بالتزامن مع ارتفاع مستويات الرطوبة.
وتسمح هذه الظروف لبخار الماء بالتجمد مباشرة وتكوين جزيئات السحابة، ما ينتج البنية الهائلة التي تظهر من المدار على شكل AMEC.
ورغم أن بعض تفاصيل النموذج لا تتطابق بصورة كاملة مع السحابة الحقيقية، يرى الباحثون أن النتائج تظل لافتة.
وبما أن العلماء لا يعرفون عن الغلاف الجوي للمريخ بالقدر نفسه الذي يعرفونه عن الغلاف الجوي للأرض، فإن قدرة النموذج الحاسوبي على الاقتراب من السلوك الحقيقي للسحابة قد تشير إلى أن الباحثين يسيرون في الاتجاه الصحيح.
وإذا كان التكوين المتجانس للنوى يحدث بالفعل في الغلاف الجوي للمريخ، فقد يعني ذلك أن الكوكب الأحمر يتمتع بظروف أكثر غرابة مما كان العلماء يعتقدون.
وقال هيرنانديز-برنال: «لم نشهد هذه الظروف على المريخ من قبل، لكن اكتشافنا الآن يشير بقوة إلى أن رطوبة الكوكب يمكن أن تصل بالفعل إلى هذه المستويات القصوى».