かつて火星は地球に少し似ていたかもしれませんが、今では全く異なる様相を呈しています。一方は赤い砂漠、もう一方は私たちが知る限りの生命を宿す美しい青い球体です。しかし、ESAとNASAの科学者たちは、驚くべき共通点を発見しました。それは雲です。
確かに、火星は塵で地球は水でできているが、ESA の Mars Express と NASA の Mars Reconnaissance Orbiter に搭載されたカメラは、大気の極端な違いにもかかわらず、火星と地球の大気が同じように振る舞うことを発見した。
2019年の火星の春の間、後退する氷冠の周囲で巻き起こる嵐の数が多いため、軌道探査機のカメラは火星の北極に向けられた。
ESAによると、観測されたのは「嵐が数日にわたって周期的に成長したり消えたりする様子が見られ、共通の特徴と形状を示している」という。
「渦巻き状の形状が顕著に見られます。渦巻き状の長さは1,000～2,000kmで、その起源は地球の中緯度および極緯度で観測される温帯低気圧と同じです。」
火星と地球の雲のパターン。 (火星: ESA/GCP/UPV/EHU ビルバオ; 地球: EUMETSET)
火星と地球の雲は基本的に似ています。これは対流によるもので、熱い空気は周囲の冷たい空気よりも密度が低いため、上昇します。
「地球では、上昇する空気には水分が含まれており、それが凝結して雲を形成します。マーズ・エクスプレスが撮影した塵の雲も同じプロセスを示していますが、火星では上昇する気柱には水ではなく塵が含まれています」とESAは述べています。「太陽の熱で塵を多く含んだ空気が上昇し、塵の塊が形成されます。この塊は、塵の少ない下降する空気の領域に囲まれています。これが、地球の雲の画像にも見られる粒状のパターンを生み出しているのです。」
火星には本来「空気」が存在せず、その大気はほぼ完全に二酸化炭素で構成されていることに注意してください。
NASAとESAは、探査機が捉えた画像に映る雲細胞の動きを追跡することで風速を実際に測定し、最大時速140キロメートルの突風を発見しました。また、雲の影の長さと太陽の位置を組み合わせることで、雲の高度も測定しました。「結果から、塵は地表から約6～11キロメートルの高さまで到達し、雲細胞の典型的な水平方向の大きさは20～40キロメートルであることが明らかになりました。」
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マーズ・エクスプレス計画の科学者、コリン・ウィルソン氏は次のようにコメントしています。「地球上で火星のような大気を持つ場所といえば、乾燥した砂漠や極地を思い浮かべる人が多いでしょう。砂嵐の混沌とした動きを追跡することで、地球の湿潤で高温、そして明らかに火星とは全く異なる熱帯地域で起こる現象と類似点を見出すことができるというのは、全く予想外のことです。」
視覚監視カメラ科学チームのアウグスティン・サンチェス＝レバガ氏は次のように付け加えた。「火星の砂嵐とそれに伴う強風は予測不可能ですが、その複雑さの中に前線や細胞対流パターンなどの組織化された構造が出現する可能性があることがわかりました。」
「火星の乾燥対流に関する私たちの研究は、異なる条件や環境下での現象の根底にあるメカニズムをより深く理解するために、惑星の大気中で発生する同様の現象を比較研究することの価値をさらに示す例です。」
惑星の大気を科学研究のために研究することは価値があるだけでなく、将来の火星探査にも役立ちます。2018年に惑星規模の砂嵐によって太陽電池パネルが詰まってしまい、ミッションを中止したオポチュニティ探査車の悲しい物語を思い出してください。2022年には、火星探査機インサイトが同様の窮地に直面しており、残された時間はわずか数日しかないかもしれません。
ESAは「砂嵐の進行を監視することは、将来の太陽光発電によるミッション、そして最終的には惑星への有人ミッションをこのような強力な現象から守るために極めて重要だ」と述べた。
科学者たちはその全研究結果をIcarus誌に発表した。®
