Новый анализ данных спектрометра SPICAM космического аппарата Европейского космического агентства Mars Express впервые подтвердил наличие в марсианской атмосфере перенасыщенного водяного пара.
Образование перенасыщенного пара происходит при невысокой температуре и приводит к повышению влажности до уровней более 100%.
Удивительное открытие Mars Express имеет большое значение для понимания цикла марсианской воды и исторической эволюции марсианской атмосферы. Несмотря на многочисленные исследования Марса, до сих пор сделано очень мало измерений вертикальной структуры атмосферы планеты – большая часть инструментов космических зондов смотрят сверху-вниз на поверхность и могут изучать только горизонтальное распределение газов в атмосфере.

Поэтому до сих пор остаются загадкой процессы распределения и смешивания водяного пара в атмосфере. В итоге это привело к тому, что в отсутствие прямых измерений, описания вертикального распределения водяного пара (ключевого фактора круговорота воды на Марсе), как правило, основаны на глобальных климатических моделях. В ЕКА решили заполнить этот пробел в знаниях с помощью спектрометра, предназначенного для исследования характеристик атмосферы Марса.
Прибор SPICAM может использоваться во время прохождения солнечного света через марсианскую атмосферу, сразу после восхода Солнца и до его захода. Таким образом можно получить данные о вертикальной концентрации нескольких элементов атмосферы, в том числе и водяного пара.
Совершенно неожиданно наблюдения SPICAM, сделанные этой весной и летом, показали, что вертикальное распределение водяного пара в марсианской атмосфере очень сильно отличается от предположений ученых.
Прежде всего, наблюдения в инфракрасном диапазоне впервые представили доказательства существования пересыщенного водяного пара на Марсе. Это удивительно, поскольку марсианская атмосфера содержит в 10000 раз меньше воды, чем земная. Тем не менее, водяной пар на Марсе присутствует, он очень динамичен и зависит от времени года.
При нормальных условиях на Земле, когда температура воздуха опускается ниже определенной «точки росы», водяной пар конденсируется вокруг крошечных пылинок или аэрозольных частиц. Однако в определенных условиях пар становится насыщенным, он не конденсируется и не замерзает в кристаллики льда. До сих пор считалось, что такой перенасыщенный пар не может существовать в холодной атмосфере Марса: любой пар при низких температурах сразу превращается в лед. Тем не менее, SPICAM доказал, что перенасыщение часто встречается на высотах до 50 км над поверхностью в период, когда Марс находится вблизи самой дальней точке от Солнца. При этом наблюдается чрезвычайно высокий уровень перенасыщения: в 10 раз больше, чем на Земле. Очевидно, что в верхних слоях марсианской атмосферы существует гораздо больше водяного пара, чем кто-либо мог себе представить. Похоже, что предыдущие модели значительно недооценили количества водяного пара на высотах 20-50 км, причем в 10 или даже 100 раз.