En 1.800 km lang sky på Mars tyder på is, der dannes helt uden støv

Hver morgen i nogle måneder af Mars-året løsriver en hvid stribe af is på op til 1.800 km sig fra siden af vulkanen Arsia Mons – næsten dobbelt så lang som Storbritannien. En ny undersøgelse fastslår, at den eneste måde at genskabe den i en computer på er ved at lade vanddamp fryse direkte til iskrystaller uden et eneste støvkorn til at sætte processen i gang. Fysikere kalder det homogen nukleation, og indtil nu fandtes det i lærebøgerne, ikke på nogen himmel, som nogen havde observeret.

Næsten alle skyer på Jorden har brug for et frø. Vanddamp kondenserer på et korn af salt, sod, pollen eller støv, og dråben eller iskrystallen vokser derfra. På Mars menes frøene at være det fine støv, der svæver i den tynde atmosfære. Arsia Mons Elongated Cloud, planetens mest iøjnefaldende sky, ser ud til helt at springe dette led over.

Det har betydning ud over én mærkelig sky på én planet. Atmosfæreforskere bygger vejr- og klimamodeller, både for Jorden og andre verdener, på antagelsen om, at skyer dannes på partikler. Et naturligt tilfælde, hvor de ikke gør det, betyder, at antagelsen har en undtagelse, og holdet siger, at undtagelsen også kan gælde de højeste og koldeste skyer på Jorden og Venus.

“For at skabe AMEC i vores modellering fandt vi, at vi var nødt til at inddrage en eksotisk fysik … fysik, der ganske vist indgår i lærebøger, men behandles som teoretisk og normalt anses for ikke at forekomme i naturen,” sagde Jorge Hernández-Bernal fra Laboratoire de Météorologie Dynamique i Paris, som ledede arbejdet. “Den er helt sikkert ikke blevet set i funktion før.”

En sky, der dannes ved solopgang og bevæger sig vestpå i timevis

Arsia Mons er en skjoldvulkan på omkring 20 km i højden, den sydligste af de tre kæmper, der ligger på linje på Tharsis-plateauet. Skyen kommer ikke fra et udbrud. Den består af vandis og dannes omkring 45 km over overfladen på vulkanens vestlige skråning.

Tidligere observationer fra den samme gruppe har kortlagt dens daglige forløb. Skyen begynder at dannes før daggry og strækker sig derefter mod vest i omkring to og en halv time med cirka 170 meter i sekundet. Når den holder op med at vokse, løsner den lange hale sig fra vulkanen og driver videre, indtil den fordamper før eftermiddagen. Cyklen gentager sig hver morgen i omkring 80 dage i hvert Mars-år, omkring den sydlige sommersolhverv, i en støvet sæson, hvor skyer ellers er sjældne på disse breddegrader.

Det tidspunkt forklarer, hvorfor skyen så længe forblev uforklaret. De fleste Mars-kredsløbere passerer planeten om eftermiddagen, hvor skyen allerede er væk. Mars Express, European Space Agencys kredsløbssonde, og ExoMars Trace Gas Orbiter er blandt de få rumfartøjer, der kan se morgensiden.

Sådan gjorde de

Holdet fra to atmosfærelaboratorier i Paris-regionen brugte en højopløselig vejrmodel for Mars, der kobler Weather Research and Forecasting-solveren, en kode udviklet til Jorden, med fysikken i Mars Planetary Climate Model. Derefter sammenlignede de dens resultater med billeder fra tre instrumenter på Mars Express: Visual Monitoring Camera, High Resolution Stereo Camera og OMEGA-spektrometeret.

Ved kørsel med standardfysik for skyer, hvor is kun kan dannes på støv, mislykkedes modellen. Den skabte de rigtige vinde, men ikke den lange, skarpe hale. Den manglende brik var en kraftig bjergbølge. Når vinden strømmer over Arsia Mons, løfter vulkanens massive form pakker af fugtig luft adskillige kilometer på få minutter. Ifølge ESA afkøles luften med omkring 30 grader på ti minutter, og den relative luftfugtighed stiger til niveauer, der er mere end 100.000 gange højere end i hverdagslivet på Jorden.

På det tidspunkt indeholder luften så meget overskydende damp, at den fryser af sig selv. Da forskerne føjede homogen is-nukleation til modellen, dukkede skyen op dér, hvor den gør på Mars, fik en hale, blev smallere før den slap taget og løsrev sig senere på morgenen, omtrent som den virkelige. I versionen af artiklen før fagfællebedømmelse beregnede holdet, at der på denne måde dannes hundredvis af ispartikler pr. kubikcentimeter i den koldeste lomme af luft. Det er nok til at optage den overskydende vanddamp, så halen forbliver stabil, mens vinden fører den vestpå.

Hvorfor Jordens skyer ikke gør det

Fysikken er ikke ny. Det nye er at se den i funktion. Vanddamp kræver en ekstrem grad af overmætning for at fryse uden hjælp, og på Jorden finder luft, der når dette punkt, næsten altid først en partikel. Selv i mesosfæren, hvor Jordens højeste skyer lyser ved skumring, er homogen nukleation kun blevet diskuteret som en teoretisk mulighed. Det samme gælder Venus’ øvre atmosfære.

Mars tilbyder den rette kombination ét sted. Atmosfæren er tynd og indeholder forholdsvis få støvpartikler i den højde, mens Arsia Mons er høj nok til at fremtvinge et voldsomt, hurtigt løft. “Vanddamp bliver direkte til iskolde skypartikler uden noget mellemled,” sagde Hernández-Bernal. “Det svarer til, at kondensdråber opstår midt i et rum snarere end på et vindue.”

Colin Wilson, ESA’s projektforsker for Mars Express, sagde, at sonden “opdagede AMEC, har fulgt den op og overvåget den i årevis og nu hjælper med at afsløre hemmelighederne bag dens dannelse.”

Hvad det ikke afgør

Beviset er en model, der matcher billederne, ikke en måling af iskrystaller under dannelse. Intet instrument har prøvetaget skyen, og ingen kunne gøre det 45 km over Arsia Mons. Forfatternes egen formulering afspejler dette: Artiklen har en titel, der siger, at homogen nukleation “foreslås” af skyerne, og resuméet siger, at resultatet “stærkt antyder”, at det sker på Mars.

Matchningen er heller ikke perfekt. Hernández-Bernal anerkender, at visse aspekter af den modellerede sky ikke passer helt med observationerne. I den version af artiklen, der blev lagt ud før fagfællebedømmelse, var den simulerede sky 30 % til 50 % smallere end den virkelige, begyndte omkring halvanden time for sent og nåede kun omkring en fjerdedel af sin observerede længde, før den løsrev sig. Den endelige, fagfællebedømte tekst er endnu ikke frit tilgængelig, og forfatterne siger, at den indeholder yderligere analyse.

Det stærkeste alternativ er en population af meget fint støv, partikler mindre end 100 nanometer. Ingen har målt, hvor meget af det der svæver over Arsia Mons i denne sæson. Holdet testede det og fandt, at dette finere støv frembringer brede, diffuse tåger frem for den skarpe, lyse hale, som Mars Express’ højopløselige kamera så. Uden direkte data er alternativet dog svækket snarere end udelukket.

Ofte stillede spørgsmål om Arsia Mons-skyen

Hvad er Arsia Mons Elongated Cloud?

Det er en vandissky, der dannes hver morgen på den vestlige side af Arsia Mons, en 20 km høj vulkan på Mars. Den kan strække sig op til 1.800 km og gentager sig dagligt i omkring 80 dage i hvert Mars-år, omkring den sydlige sommersolhverv.

Er den lange sky på Mars et vulkanudbrud?

Nej. Da billeder af den blev spredt vidt, opfattede mange den som en fane, men Arsia Mons er ikke i udbrud. Skyen består af vandis og formes af vinde, der strømmer over vulkanen.

Hvad er homogen nukleation?

Det er dannelsen af is eller dråber direkte fra damp, uden et støvkorn eller en anden partikel at begynde på. Det kræver ekstrem overmætning, så det er sjældent muligt i virkelig luft. Denne undersøgelse er det første stærke tilfælde for, at det foregår i en planetarisk atmosfære.

Dannes skyer på Jorden på denne måde?

Næsten alle dannes på partikler som støv, salt eller sod. Forskere har foreslået, at nogle af de højeste skyer i Jordens mesosfære måske dannes uden dem, men ingen har observeret det. Resultatet fra Mars giver forskerne en grund til at se efter igen.

Hvad sker der nu

Undersøgelsen udkom i Nature Geoscience den 7. oktober 2026. Skyen vender tilbage hvert Mars-år i løbet af det sydlige forår og den sydlige sommer, og Mars Express og ExoMars Trace Gas Orbiter er fortsat blandt de få rumfartøjer, der kan observere den ved daggry. Holdet siger, at deres næste arbejde vil undersøge, om homogen nukleation er unik for Arsia Mons eller forekommer i andre Mars-skyer, og om den spiller nogen rolle i planetens globale vandkredsløb.

Reference: Hernández-Bernal et al., “Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars,” Nature Geoscience, 2026. DOI: 10.1038/s41561-026-02089-9

Tags: astronomi, Mars, esa, Arsia Mons, Mars Express, planetatmosfærer