Ett 1 800 km långt moln på Mars tyder på is som bildas helt utan damm

Varje morgon under några månader av det marsianska året lossnar en vit isstrimma, upp till 1 800 km lång – nästan dubbelt så lång som Storbritannien – från flanken av vulkanen Arsia Mons. En ny studie visar att det enda sättet att återskapa den i en dator är att låta vattenånga frysa direkt till iskristaller, utan ett enda dammkorn för att starta processen. Fysiker kallar det homogen nukleation, och fram till nu existerade det i läroböcker, inte i någon himmel någon hade observerat.

Nästan varje moln på jorden behöver ett frö. Vattenånga kondenserar på ett saltkorn, sot, pollen eller damm, och droppen eller iskristallen växer därifrån. På Mars tros fröna vara det fina damm som svävar i dess tunna atmosfär. Arsia Mons Elongated Cloud, det mest slående molnet på planeten, verkar hoppa över det steget helt och hållet.

Det är viktigt bortom ett enda märkligt moln på en enda planet. Atmosfärsforskare bygger väder- och klimatmodeller, på jorden och på andra världar, med antagandet att moln bildas på partiklar. Ett naturligt fall där de inte gör det innebär att antagandet har ett undantag, och teamet säger att undantaget kan gälla även för de högsta, kallaste molnen på jorden och Venus.

”För att skapa AMEC i vår modellering upptäckte vi att vi behövde inkludera någon exotisk fysik… fysik som, även om den finns i läroböcker, behandlas som teoretisk och oftast antas inte förekomma i naturen,” sade Jorge Hernández-Bernal från Laboratoire de Météorologie Dynamique i Paris, som ledde arbetet. ”Det har definitivt inte setts i verkligheten förut.”

Ett moln som bildas vid soluppgången och rör sig västerut i timmar

Arsia Mons är en sköldvulkan, cirka 20 km hög, den sydligaste av de tre jättarna som ligger på rad på Tharsisplatån. Molnet kommer inte från ett utbrott. Det är vattenis, och det bildas cirka 45 km över ytan, på vulkanens västra sluttning.

Tidigare observationer av samma grupp kartlade dess dagliga rutin. Molnet börjar bildas före gryningen, sträcker sig sedan västerut i ungefär två och en halv timme med en hastighet på cirka 170 meter per sekund. När det slutar växa lossnar den långa svansen från vulkanen och driver vidare tills den avdunstar, före eftermiddagen. Cykeln upprepas varje morgon i cirka 80 dagar varje marsianskt år, kring den södra sommarsolståndet, under en dammig årstid då moln annars är sällsynta på dessa breddgrader.

Den tidpunkten är anledningen till att molnet förblev oförklarat så länge. De flesta Mars-orbiterare korsar planeten på eftermiddagen, när molnet redan är borta. Mars Express, Europeiska rymdorganisationens orbiter, och ExoMars Trace Gas Orbiter är bland de få rymdfarkoster som kan observera morgonsidan.

Så gjorde de

Teamet, från två atmosfärslaboratorier i Parisregionen, använde en högupplöst väderleksmodell för Mars som kopplar samman Weather Research and Forecasting-solver, en kod byggd för jorden, med fysiken från Mars Planetary Climate Model. De jämförde sedan dess utdata med bilder från tre instrument på Mars Express: Visual Monitoring Camera, High Resolution Stereo Camera och OMEGA-spektrometern.

Körd med standardmolnfysik, där is bara kan bildas på damm, misslyckades modellen. Den producerade rätt vindar men inte den långa, skarpa svansen. Den saknade biten var en stark bergsvåg. När vinden strömmar över Arsia Mons lyfter vulkanens massa fuktiga luftpaket flera kilometer på några minuter. Enligt ESA kyls luften med cirka 30 grader på tio minuter, och den relativa luftfuktigheten stiger till nivåer mer än 100 000 gånger högre än i vardagen på jorden.

Vid den punkten håller luften så mycket överskottsånga att den fryser av sig själv. När forskarna lade till homogen is-nukleation i modellen, uppträdde molnet där det gör på Mars, växte en svans, smalnade av innan det släppte och lossnade senare på morgonen, mycket likt det verkliga. I den förgranskade versionen av artikeln beräknade teamet att hundratals ispartiklar per kubikcentimeter bildas på detta sätt i den kallaste luftfickan. Det är tillräckligt för att suga upp överskottsvattenångan, så svansen förblir stabil medan vinden bär den västerut.

Varför jordens moln inte gör detta

Fysiken är inte ny. Det nya är att se den i verket. Vattenånga behöver en extrem grad av övermättnad för att frysa utan hjälp, och på jorden hittar luft som når den punkten nästan alltid en partikel först. Även i mesosfären, där jordens högsta moln lyser i skymningen, har homogen nukleation bara diskuterats som en teoretisk möjlighet. Detsamma gäller för Venus övre atmosfär.

Mars erbjuder rätt blandning på en plats. Atmosfären är tunn och bär relativt få dammpartiklar på den höjden, medan Arsia Mons är tillräckligt hög för att tvinga fram en våldsam, snabb lyftning. ”Vattenånga omvandlas direkt till isiga molnpartiklar utan något mellansteg,” sade Hernández-Bernal. ”Det är som att kondensdroppar uppstår mitt i ett rum, snarare än på ett fönster.”

Colin Wilson, ESA:s Mars Express-projektforskare, sade att rymdsonden ”upptäckte AMEC, har följt upp och övervakat den i åratal, och hjälper nu till att avslöja hemligheterna bakom dess bildning.”

Vad det inte avgör

Beviset är en modell som matchar bilderna, inte en mätning av iskristaller som bildas. Inget instrument har provtagit molnet, och inget skulle kunna göra det på 45 km höjd över Arsia Mons. Författarnas egen formulering speglar detta: artikelns titel säger att homogen nukleation ”föreslås” av molnen, och sammanfattningen säger att resultatet ”starkt föreslår” att det sker på Mars.

Matchningen är också ofullständig. Hernández-Bernal medger att vissa aspekter av det modellerade molnet inte exakt stämmer med observationerna. I den version av artikeln som lades ut före peer review var det simulerade molnet 30–50 % smalare än det verkliga, började ungefär en och en halv timme för sent och nådde bara omkring en fjärdedel av sin observerade längd innan det lossnade. Den slutliga, peer-reviewade texten är ännu inte fritt tillgänglig, och författarna säger att den innehåller ytterligare analys.

Det starkaste alternativet är en population av mycket fint damm, partiklar mindre än 100 nanometer. Ingen har mätt hur mycket som svävar över Arsia Mons under den säsongen. Teamet testade det och fann att detta finare damm producerar breda, diffusa dis snarare än den skarpa, ljusa svans som ses av Mars Express högupplösta kamera. Utan direkta data är dock detta alternativ försvagat snarare än uteslutet.

Vanliga frågor om Arsia Mons-molnet

Vad är Arsia Mons Elongated Cloud?

Det är ett vattenis-moln som bildas varje morgon på västra sidan av Arsia Mons, en 20 km hög vulkan på Mars. Det kan sträcka sig upp till 1 800 km och upprepas dagligen i cirka 80 dagar varje marsianskt år, kring den södra sommarsolståndet.

Är det långa molnet på Mars ett vulkanutbrott?

Nej. När bilder på det spreds vida tolkade många det som en plym, men Arsia Mons har inte ett utbrott. Molnet består av vattenis, format av vindar som strömmar över vulkanen.

Vad är homogen nukleation?

Det är bildandet av is eller droppar direkt från ånga, utan ett dammkorn eller annan partikel att starta på. Det kräver extrem övermättnad, så det är sällan möjligt i verklig luft. Denna studie är det första starka fallet för att det händer i en planetarisk atmosfär.

Bildas moln på jorden på detta sätt?

Nästan alla bildas på partiklar som damm, salt eller sot. Forskare har föreslagit att några av de högsta molnen i jordens mesosfär kan bildas utan dem, men ingen har observerat det. Mars-resultatet ger forskarna en anledning att titta igen.

Vad som kommer härnäst

Studien publicerades i Nature Geoscience den 7 oktober 2026. Molnet återkommer varje marsianskt år under den södra våren och sommaren, och Mars Express och ExoMars Trace Gas Orbiter är fortfarande bland de få rymdfarkoster som kan observera det i gryningen. Teamet säger att deras nästa arbete kommer att testa om homogen nukleation är unik för Arsia Mons eller förekommer i andra marsmoln, och om den spelar någon roll i planetens globala vattencykel.

Referens: 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

Taggar: astronomi, Mars, esa, Arsia Mons, Mars Express, moln