Mars' oddest cloud may be even odder than previously thought

火星の南半球で春夏に観測される奇妙な雲「アルシア・モンス延長雲」（AMEC）について、欧州宇宙機関（ESA）の火星エクスプレス衛星と気象シミュレーションの分析により、これまで理論上のみ知られていた稀な物理現象が実際に起きていることが判明した。火星の大気が極端な条件に達することで、地球では観測されない仕組みで雲が形成されている可能性が高まっている。

AMECは高さ20キロメートルのアルシア・モンス火山の風下に毎日出現する白い氷雲である。毎朝形成され、最大で1800キロメートルまで延びた後、夕方には消滅する周期を、火星の春夏にわたって繰り返す。その見た目の美しさから火星で最も視覚的に印象深い雲として知られている。火星エクスプレスが2018年に発見した後、継続的に監視されてきたが、その形成メカニズムを正確にシミュレーションすることは長く困難だった。既知の気象モデルだけではこの雲の出現を再現することができず、研究者たちは謎の解明に向けて新たなアプローチを必要としていた。

新たな研究では、AMECの形成に「均一核生成」と呼ばれるプロセスが関与していることが明らかになった。通常、雲は水蒸気が冷却される際に塵や塩分といった核となる物質が必要とされる。ところがAMECでは、こうした核なしに水蒸気が直接氷粒へと変わると考えられる。教科書では理論として記載されているものの、惑星大気で実際に観測されたのは初めてである。こうした現象には相対湿度が地球の日常で経験する値の10万倍以上に達するという極端な条件が必要になる。火星エクスプレスのデータとシミュレーションにより、アルシア・モンス火山の高さと火星の希薄な大気が合致することで、風が流れるさいに数分間で大気が数キロメートル上昇させられ、わずか10分で気温が30度低下し、こうした極端な湿度条件が実現される仕組みが解明された。

この発見は火星大気の理解を深めるだけでなく、ほかの惑星や系外惑星の大気でも同様の現象が起きる可能性を示唆している。宇宙における大気形成のプロセスの見直しが必要と考えられる。従来は地球と火星の雲は同じ規則に従うと考えられてきたが、火星のこの奇妙な雲を理解するには地球では想定されない物理が必要であることが示された。特殊な環境条件下では、理論上のみ知られていた現象が実現しうることが実証されたわけである。

日本の製造業にとって、こうした火星観測機器の高度化は計測装置の部品供給、シミュレーション計算用のコンピュータシステムの開発、火星エクスプレスのような探査機本体に組み込まれる部品やセンサーの製造といった形で、サプライチェーンに組み込まれる機会をもたらす。宇宙機関の観測ミッションが科学的課題に直面するたびに、その解決には最先端の計測技術と製造技術が不可欠になるという構図が、今後も続いていくと考えられる。

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