연구팀은 2018년 우주 탐사선에 의해 관측된 이후 과학자들을 당혹게 했던, 화성 상공 1,000마일 이상 뻗어 있는 거대하고 얇은 구름의 출현 메커니즘을 최초로 설명하는 수학적 및 컴퓨터 모델을 개발하는 데 성공했다.
과학적으로 아르시아 몬스 확장 구름(AMEC)으로 알려진 이 구름은 화성의 봄과 여름 시즌 동안 아르시아 몬스 화산 근처에서 매일 아침 반복적으로 형성된다. 이 구름은 완전히 사라지기 전까지 엄청난 거리까지 점진적으로 확장되며, 이러한 주기는 수개월 동안 반복된다.
Nature Geoscience 학술지에 발표된 연구의 리더이자 파리 소르본 대학교의 연구원인 호르헤 에르난데스-베르날(Jorge Hernández-Bernal)은 이 현상을 시뮬레이션하기 위해 교과서에서 다루어지지만 일반적으로 자연계에서는 발생 불가능하다고 여겨지며 이전에는 어디에서도 관찰되지 않았던 고급 이론 물리학을 도입해야 했다고 언급했다.
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지구에서는 보통 먼지나 소금과 같은 미세한 부유 입자가 존재하는 상황에서 수증기가 물방울이나 얼음 결정으로 변할 때 구름이 형성된다. 그러나 새로운 모델은 화성의 구름이 균질 핵생성(Homogeneous Nucleation)이라고 알려진 과정을 통해 형성될 수 있음을 제안한다. 이 과정에서는 부유 입물의 도움 없이 수증기가 직접 스스로 얼음 결정으로 변한다.
이 현상은 결로가 창문에 맺히는 대신 방 한가운데에서 물방울이 나타나는 것과 유사하며, 이는 단 10분 만에 온도가 30도 급감하는 극단적인 조건과 지구에서 측정된 그 어떤 값보다 10만 배 이상 높은 상대 습도를 필요로 하는 과정이다.
화산과 화성 환경의 역할
높이가 65,000피트에 달하는 아르시아 몬스 화산은 이 주기에서 핵심적인 역할을 한다. 바람이 화산에 부딪히는 즉시 강력한 파동이 발생하여 습한 공기를 단 몇 분 만에 대기 상층부로 밀어 올린다. 금성이나 지구와 같은 다른 세계의 대기에서도 유사한 현상이 발생할 것으로 가정되어 왔으나, 화성 표면에서 이토록 높은 수준의 대기 습도가 재현되고 설명된 것은 이번이 처음이다.