火星南半球的春夏清晨，一条水冰云会从阿尔西亚火山附近向西伸展，最长可达1800公里。到了上午晚些时候，它又消散。新研究提出，这条“白尾巴”成冰时，可能跳过通常借助尘埃颗粒的一步。
2018年9月21日的轨道数据处理图，这次云长约1500公里。白云下方可见阴影。图源：ESA/DLR/FU Berlin，处理致谢：J. Cowart。
日出前开始，上午结束
白云从山体附近向西拖出一道长带，地面还能看见它的阴影。研究者称它为“阿尔西亚山长云”。
这条云有一段很短的生长窗口。日出前，它在山体西侧开始形成，随后向西延伸约两个半小时。云尾后来脱离原来的位置，继续被高空风向西带走。
太阳升高，空气逐渐变暖，冰晶升华成水汽，白尾巴便在上午晚些时候消失。在相应季节，这个过程可以连续重复数月。
它的出现时间，也决定了谁容易拍到它。许多火星轨道器到了下午才能观察这片区域，那时云早已消散。“火星快车”能够观察清晨，还可以用宽视野相机追踪整条云的变化。
2018年10月10日的监控相机图像；Arsia Mons标记附近的白色长带就是云。经纬网与地名为原图标注。图源：ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao。
山把空气抬高，冰晶怎样开始形成？
阿尔西亚山高约20公里。风经过山体时，会激发空气的波动。空气沿着波动上升，膨胀、冷却，云便可能在山的下风侧形成。地球上也有这类地形云。
用常规云微物理过程模拟这条长云，结果却与轨道照片对不上。问题还落在更小的尺度：最初那批冰晶怎样出现？
通常，水汽会借助空气中已有的小颗粒，形成水滴或冰晶。对火星云来说，这些颗粒常被认为是尘埃。新模型加入了另一种可能：水汽分子直接形成冰晶，不用等到遇上尘埃。
这个过程叫“均质成核”，一般需要极高的过饱和程度。团队把它加入模拟后，复现了长云的关键特征。
模型中，十分钟降温30℃
在模拟中，山体激发的强波动能在几分钟内把湿润空气抬高数公里，温度在十分钟内下降约30℃。
迅速降温，使水汽相对于冰面的饱和程度大幅提高。这里重要的是水汽与饱和界限的比例：同样的水汽，温度足够低时，就可能变得极度过饱和。
于是，在模型设定的环境中，冰晶能不借助尘埃直接形成，再被风带出一条长尾。高大的山、稀薄的大气和快速降温，共同给这种罕见过程提供了机会。
2024年6月24日的高分辨率图像，这次云长约980公里，山体位于右侧。不同日期的云长并不固定。图源：ESA/DLR/FU Berlin。
这项研究给出了有模拟支持的成因解释。不过，模型里的云在出现时刻、持续时间和长度上，与实拍仍有差别。下一步要检验的，是这种成冰方式能否连同整条云的变化一起解释好。
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