火星上一片1,800公里长的云，可能无需尘埃就能诞生

云需要“种子”。无论在地球还是火星上，水汽通常都是凝结在已经悬浮于空气中的微小颗粒上，变成液滴或冰晶。这就是异质成核。理论上，晶体也可以不借助任何种子、直接由水汽形成：这就是均质成核。但这需要极大的过量湿度。在地球上，它被认为在真实大气条件下不可能发生；在火星上，它需要约10万的饱和比，人们认为这是无法达到的，因为大量的尘埃会先把水汽吸收掉。

来自巴黎动力气象实验室（Laboratoire de Météorologie Dynamique）和LATMOS的一个团队认为，火星上一片奇特的云恰恰证明了相反的情况。

从火山上生长出的云

阿尔西亚山长条云在火星沙尘季节的一段时间里，每天早晨都会在阿尔西亚山火山的西侧形成，高度约为45公里。它在日出时出现，在三小时内迅速延伸，然后脱离火山。在最盛时，它在风的牵引下可以长达1,800公里。

此前已有几种解释——由坡风带上去的水汽、由大气波动形成的冷气团——但没有一种能重现它细长的尾巴。

山脉上方的冷气团

J. Hernández-Bernal、A. Määttänen、A. Spiga和F. Forget用一个分辨率为10公里的火星天气模型模拟了这一区域。采用标准的云物理时，模型失败了：没有尾巴。不过，它确实产生了由火山激发的波动，使火山以西的一大片区域降温。

在西坡上一个小小的**“核心冷气团”中——恰好是真实的云诞生的地方——空气被抬升数公里，以每秒0.05度的速度冷却了800秒，降到130开尔文以下。那里的湿度达到饱和值的约10万倍**。在这样的条件下，一个独立的微物理模型显示，每立方厘米有数百个冰晶直接由水汽形成。

A：火星快车号看到的云。B：采用普通的、以尘埃为基础的冰形成过程的模拟——没有尾巴。C：加入由水汽直接形成冰的过程后——尾巴出现了。——图1，Hernández-Bernal等（2026），arXiv:2609.37259。

尾巴为何如此之长

一旦加入模型，无尘冰就重现了这片云：它的诞生、它的尾巴、云头的缩小，以及上午晚些时候冷气团消散时云的脱离。对长度的解释十分巧妙。新生的晶体不断长大，直到与周围空气达到平衡。在它们周围，空气仍然过饱和，因为尘埃太少，无法形成云。而已经处于平衡状态的尾巴，只是在被风带走的过程中保持稳定。

模拟云的厚度和粒子大小（约0.25微米）与观测相符。其他数字则尚未吻合：模拟的云窄了30%至50%，出现时间晚了约1.5小时，脱离前的最大长度约为真实云的四分之一。团队还测试了另一种可能——冰在非常细小的尘埃颗粒上形成——结果只得到大范围的雾霾，从未出现清晰的尾巴。

一份附有警示的初稿

发布在arXiv上的这一版本不同寻常：作者自己在开头声明，这是同行评审之前的文本，“包含已知的错误和不准确之处，这些已在评审过程中得到修正”。被《自然·地球科学》（Nature Geoscience）接收的评审版本使用了一个更谨慎的标题——这些云“暗示”而非“证明”了均质成核。改进后的文本在六个月内不能自由分享。

如果这一结论成立，一个被写进教科书、却被视为纯理论的过程，将首次在行星大气中被捕捉到正在发生。作者现在想知道，它是否也在火星的其他地方发生，以及地球自身的高层大气中是否也可能藏着它。