Una nube di 1.800 km su Marte indica ghiaccio nato senza polvere, mai visto in natura

Ogni mattina, per alcuni mesi dell’anno marziano, una striscia bianca di ghiaccio lunga fino a 1.800 km, quasi il doppio della lunghezza del Regno Unito, si stacca dal fianco del vulcano Arsia Mons. Un nuovo studio scopre che l’unico modo per ricostruirla al computer è lasciare che il vapore acqueo si congeli direttamente in cristalli di ghiaccio, senza un granello di polvere che dia inizio al processo. I fisici chiamano questo fenomeno nucleazione omogenea, e fino ad oggi esisteva nei libri di testo, non in alcun cielo che qualcuno avesse osservato.

Quasi ogni nuvola sulla Terra ha bisogno di un seme. Il vapore acqueo si condensa su un granello di sale, fuliggine, polline o polvere, e da lì cresce la gocciolina o il cristallo di ghiaccio. Su Marte, si ritiene che i semi siano la polvere fine che fluttua nella sua atmosfera sottile. La nube allungata di Arsia Mons, la nube più spettacolare del pianeta, sembra saltare del tutto questo passaggio.

Questo è importante al di là di una strana nube su un singolo pianeta. Gli scienziati dell’atmosfera costruiscono modelli meteorologici e climatici, sulla Terra e su altri mondi, partendo dal presupposto che le nubi si formino su particelle. Un caso naturale in cui ciò non accade significa che quel presupposto ha un’eccezione, e il team afferma che l’eccezione potrebbe valere anche per le nubi più alte e fredde della Terra e di Venere.

“Per creare l’AMEC nella nostra modellizzazione, abbiamo scoperto di dover includere una fisica esotica… una fisica che, sebbene inclusa nei libri di testo, viene trattata come teorica e di solito si pensa non accada in natura”, ha dichiarato Jorge Hernández-Bernal del Laboratoire de Météorologie Dynamique di Parigi, che ha guidato il lavoro. “Di certo non era mai stata vista in azione prima d’ora.”

Una nube che si forma all’alba e corre verso ovest per ore

Arsia Mons è un vulcano a scudo alto circa 20 km, il più meridionale dei tre giganti allineati sull’altopiano di Tharsis. La nube non proviene da un’eruzione. È ghiaccio d’acqua e si forma a circa 45 km sopra la superficie, sul versante occidentale del vulcano.

Osservazioni precedenti dello stesso gruppo hanno ricostruito la sua routine quotidiana. La nube inizia a formarsi prima dell’alba, poi si estende verso ovest per circa due ore e mezza a una velocità di circa 170 metri al secondo. Quando smette di crescere, la lunga coda si stacca dal vulcano e va alla deriva fino ad evaporare, prima del pomeriggio. Il ciclo si ripete ogni mattina per circa 80 giorni ogni anno marziano, intorno al solstizio d’estate australe, in una stagione polverosa in cui le nubi sono altrimenti scarse a quelle latitudini.

Questa tempistica è il motivo per cui la nube è rimasta inspiegata per così tanto tempo. La maggior parte degli orbiter marziani attraversa il pianeta nel pomeriggio, quando la nube è già scomparsa. Mars Express, l’orbiter dell’Agenzia Spaziale Europea, e l’ExoMars Trace Gas Orbiter sono tra le poche sonde in grado di osservare il lato mattutino.

Come hanno fatto

Il team, proveniente da due laboratori di scienze atmosferiche nella regione parigina, ha utilizzato un modello meteorologico ad alta risoluzione di Marte che accoppia il solutore Weather Research and Forecasting, un codice costruito per la Terra, con la fisica del Mars Planetary Climate Model. Hanno poi confrontato i suoi risultati con le immagini di tre strumenti a bordo di Mars Express: la Visual Monitoring Camera, la High Resolution Stereo Camera e lo spettrometro OMEGA.

Eseguito con la fisica standard delle nubi, in cui il ghiaccio può formarsi solo sulla polvere, il modello ha fallito. Ha prodotto i venti giusti ma non la lunga e netta coda. L’elemento mancante era una forte onda orografica. Mentre il vento scorre su Arsia Mons, la mole del vulcano solleva pacchetti d’aria umida per diversi chilometri in pochi minuti. Secondo l’ESA, l’aria si raffredda di circa 30 gradi in dieci minuti e l’umidità relativa sale a livelli oltre 100.000 volte superiori a quelli della vita quotidiana sulla Terra.

A quel punto l’aria contiene così tanto vapore in eccesso che congela da sola. Una volta che i ricercatori hanno aggiunto la nucleazione omogenea del ghiaccio al modello, la nube è apparsa dove si trova su Marte, ha sviluppato una coda, si è ristretta prima di staccarsi e si è separata più tardi al mattino, in modo molto simile a quella reale. Nella versione pre-revisione dell’articolo, il team ha calcolato che centinaia di particelle di ghiaccio per centimetro cubo si formano in questo modo nella tasca d’aria più fredda. Questo è sufficiente per assorbire il vapore acqueo in eccesso, così la coda rimane stabile mentre il vento la trasporta verso ovest.

Perché le nubi della Terra non fanno questo

La fisica non è nuova. Ciò che è nuovo è vederla all’opera. Il vapore acqueo ha bisogno di un grado estremo di soprassaturazione per congelare senza aiuto, e sulla Terra, l’aria che raggiunge quel punto trova quasi sempre prima una particella. Anche nella mesosfera, dove le nubi più alte della Terra brillano al crepuscolo, la nucleazione omogenea è stata discussa solo come possibilità teorica. Lo stesso vale per l’alta atmosfera di Venere.

Marte offre la giusta combinazione in un unico punto. L’atmosfera è sottile e trasporta relativamente poche particelle di polvere a quell’altitudine, mentre Arsia Mons è abbastanza alto da forzare un sollevamento violento e rapido. “Il vapore acqueo si trasforma direttamente in particelle di nube ghiacciata senza alcun passaggio intermedio”, ha detto Hernández-Bernal. “È come se goccioline di condensa apparissero in mezzo a una stanza, piuttosto che su una finestra.”

Colin Wilson, scienziato del progetto Mars Express dell’ESA, ha dichiarato che la sonda “ha scoperto l’AMEC, l’ha seguita e monitorata per anni, e ora sta aiutando a svelare i segreti della sua formazione.”

Cosa non risolve

L’evidenza è un modello che corrisponde alle immagini, non una misurazione di cristalli di ghiaccio che si formano. Nessuno strumento ha campionato la nube, e nessuno potrebbe farlo a 45 km sopra Arsia Mons. La stessa formulazione degli autori lo riflette: il titolo dell’articolo dice che la nucleazione omogenea è “suggerita” dalle nubi, e l’abstract afferma che il risultato “suggerisce fortemente” che ciò accada su Marte.

Anche la corrispondenza non è perfetta. Hernández-Bernal riconosce che alcuni aspetti della nube modellizzata non corrispondono esattamente alle osservazioni. Nella versione dell’articolo pubblicata prima della revisione paritaria, la nube simulata era dal 30% al 50% più stretta di quella reale, iniziava circa un’ora e mezza in ritardo e raggiungeva solo circa un quarto della sua lunghezza osservata prima di staccarsi. Il testo finale revisionato non è ancora liberamente disponibile, e gli autori affermano che include ulteriori analisi.

L’alternativa più forte è una popolazione di polvere molto fine, particelle più piccole di 100 nanometri. Nessuno ha misurato quanta ne fluttui sopra Arsia Mons in quella stagione. Il team l’ha testata e ha scoperto che questa polvere più fine produce foschie ampie e diffuse piuttosto che la coda netta e luminosa vista dalla fotocamera ad alta risoluzione di Mars Express. Senza dati diretti, tuttavia, questa alternativa è indebolita piuttosto che esclusa.

Domande comuni sulla nube di Arsia Mons

Cos’è la nube allungata di Arsia Mons?

È una nube di ghiaccio d’acqua che si forma ogni mattina sul lato occidentale di Arsia Mons, un vulcano alto 20 km su Marte. Può estendersi fino a 1.800 km e si ripete quotidianamente per circa 80 giorni ogni anno marziano, intorno al solstizio d’estate australe.

La lunga nube su Marte è un’eruzione vulcanica?

No. Quando le sue immagini sono circolate ampiamente, molti l’hanno scambiata per un pennacchio, ma Arsia Mons non sta eruttando. La nube è composta di ghiaccio d’acqua, modellata dai venti che fluiscono sul vulcano.

Cos’è la nucleazione omogenea?

È la formazione di ghiaccio o goccioline direttamente dal vapore, senza un granello di polvere o altra particella su cui iniziare. Richiede una soprassaturazione estrema, quindi è raramente possibile nell’aria reale. Questo studio è il primo caso forte in cui si verifica in un’atmosfera planetaria.

Le nubi sulla Terra si formano in questo modo?

Quasi tutte si formano su particelle come polvere, sale o fuliggine. Gli scienziati hanno proposto che alcune delle nubi più alte nella mesosfera terrestre potrebbero formarsi senza di esse, ma nessuno lo ha osservato. Il risultato marziano dà ai ricercatori un motivo per riconsiderare la questione.

Cosa succederà dopo

Lo studio è apparso su Nature Geoscience il 7 ottobre 2026. La nube ritorna ogni anno marziano durante la primavera e l’estate australi, e Mars Express e l’ExoMars Trace Gas Orbiter rimangono tra le poche sonde in grado di osservarla all’alba. Il team afferma che il suo prossimo lavoro verificherà se la nucleazione omogenea è unica di Arsia Mons o se si verifica in altre nubi marziane, e se gioca un ruolo nel ciclo globale dell’acqua del pianeta.

Riferimento: 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

Tag: astronomia, esa, marte, Arsia Mons, atmosfere planetarie, Mars Express