Mars’s oddest cloud may be even odder than we thought

欧州宇宙機関（ESA）のマーズ・エクスプレス探査機が、マーズに毎日現れる奇妙な雲の正体を解明した。この雲は教科書には記載されているものの自然界では起こらないと考えられていた、極めて稀な物理現象によって形成されていることが分かった。

毎年春から夏にかけて、マーズの南半球で観測されるアルシア・モンス・エロンゲイテッド・クラウド（AMEC）という白い雲がある。高さ20キロのアルシア・モンス火山の風下に毎朝現れ、長さ1800キロまで伸びてから夕方には消える。このサイクルが数ヶ月間、ほぼ毎日繰り返される。マーズ・エクスプレスは2018年にこの雲を初めて観測して以来、年ごとに追跡・観測し続けてきた。科学者たちは当初、風が火山の地形を過ぎるときに発生するオロガラフィック雲、つまり地球でも見られるタイプの雲だと考えていた。しかし、この雲がどのようなメカニズムで毎日規則的に形成されるのか、気象モデルで正確に再現することができなかった。観測とモデルの乖離は、科学者たちに別の物理現象を探索する契機となったのである。

その謎の鍵となったのが、ホモジニアス核生成という稀な物理プロセスだった。通常、水蒸気が雲になるには、塵や塩、花粉などの微粒子が「核」として必要である。水蒸気はこうした核の表面に付着して液体や氷晶に変わるのだが、AMECではこのような核なしに、水蒸気が直接氷晶に変わるという。この現象は物理学の教科書には理論として記されているものの、実際の大気で起こることはないと考えられていた。それほど特異な条件を必要とするからである。マーズの薄い大気と火山の高さが相まって、風が火山を越えるときに大気が急速に上昇し、わずか10分で気温が30度低下する。その結果、相対湿度が地球での日常生活の10,000倍を超える極端な水準に達し、ホモジニアス核生成が起こり得る環境が生まれるのだと考えられる。このような極限条件は、マーズの惑星環境全体を考えても稀であり、アルシア・モンス周辺という限定的な場所で実現しているのが特筆すべき点である。

この発見は、宇宙産業における長期運用探査機の価値を改めて示すものである。マーズ・エクスプレスは打ち上げ以来、日々の観測を通じて、従来の理論では説明できない現象を捉え、既存の大気モデルに修正を迫る知見をもたらした。こうした太陽系探査の進展は、やがて宇宙機の搭載機器や着陸機システムの設計基準を更新させる可能性がある。日本の宇宙関連製造業が供給する部品や装置、特にセンサーや熱制御装置は、最新の惑星大気モデルに基づいて開発・検証される。マーズのような極限環境での大気現象の理解が深まれば、将来の探査機や着陸機の耐久性評価や熱特性設計に影響を及ぼすことになり、それが部品メーカーの設計基準や材料選定の要件変更につながる可能性を持っている。

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