每年春夏季，它每天都会在固定时间出现在固定位置。

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火星阿尔西亚火山附近的细长云带。火星的每年春夏季，它每天都会在固定时间出现在几乎固定的位置。照片由ESA火星快车探测器拍摄。ESA / DLR

火星稀薄的大气层中，有时会出现一些形态奇特的云。近日一些科学家称，其中一种所谓的带状云，可能是通过一种违反常识的机制形成的。

顾名思义，这种云形态如同一条长长的丝带，且长度可以达到1700多千米，极为狭长。10月7日，科学家在《自然·地球科学》上的一篇论文中称，这种云可能是通过所谓的“均相成核（homogenous nucleation）”方式形成的——而通常人们认为，这种方式虽然理论上可行，但在自然界中并不会发生。

所谓“均相成核”，是指过饱和水汽不借助尘埃等外来凝结核，而仅靠水分子随机碰撞聚集成临界分子团簇，再自发生长成云中水滴或冰晶的过程。

也就是说，虽然地球上云的形成依赖尘埃等微小颗粒充当凝结核，但这条细长得诡异的云却并非如此。

这条云带不仅仅长度惊人，还极其稳定——每个火星年中总有几个月，它每天都会在火星火山坡面的同一位置，出现在高度大约45千米的空中。

但研究人员表示，无论他们如何尝试，都无法用常规的模型重现其形成过程。

虽然火星大气中满是尘埃，但在大气高层，这些颗粒物却很少能够保持悬浮状态。通常情况下，这些尘埃颗粒会凝聚在一起并最终落回火星表面。因此这意味着这些怪云的形成不太可能把尘埃当作凝结核。

研究人员称，当气流穿越火山之时，会导致一个含水量较为丰富的气团迅速抬升，进而形成这条狭长的云带。在这个高度上，气压的下降会导致气团膨胀，并迅速冷却。

模型表明，受冷的气团会达到一种极端的过饱和状态，含水量会达到其承载力的10万倍。富余的水汽此时便会进入“均相成核”过程，迅速形成稳定的冰晶。风随后将这些云向外吹拂，最终形成了独特的狭长外观。

该研究结果确实令人吃惊，因为“均相成核”通常被视为一种纯理论概念。与此同时，它对地球云物理学研究也有启发。比如人们通常认为，流星燃烧过程中散布的颗粒物可能为云在地球大气“中间层”的形成提供了凝结核。但如果“均相成核”能够在火星上发生，那么它也有可能是地球上这些特殊云层的形成原因。

基于“均相成核”原理模拟的火星云带形成过程。ESA / EHU / Nature Geoscience

参考

Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars

https://doi.org/10.1038/s41561-026-02089-9

Understanding the effects of polar mesospheric clouds on the environment of the upper mesosphere and lower thermosphere

https://doi.org/10.1029/2018JD028830

Homogeneous nucleation of amorphous solid water particles in the upper mesosphere

https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.10.007