金星・火星・水星などの地球の隣人を取り扱います。現在の地球科学に関する話題も含みます。比較惑星学的に地球の過去・未来を理解したい人におすすめです。

近年、新興の核保有国による小規模な核戦争の危険性が叫ばれています。こういった限定的核戦争が起きた場合、地球にどのような影響が出るのでしょうか？最新の気候モデルの研究を、研究者の視点で解説します。

(目次)
0:00 核戦争と地球惑星科学
0:41 核の冬
1:22 新興の核保有国による脅威
1:44 印パ核戦争の危険性
2:07 気候モデルによる予測
2:47 ミニ核戦争が世界にもたらす影響
3:40 ロスアラモスの反撃
4:10 核爆発のモデル化は困難
4:55 おわりに

(参考文献)
1. Jägermeyr, J. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA
https://doi.org/10.1073/pnas.1919049117 (2020).

2. Lovenduski, N. S. et al. Geophys. Res. Lett. 47, 3 (2020).
https://doi.org/10.1029/2019GL086246

3. Turco, R. P., Toon, O. B., Ackerman, T. P., Pollack, J. B. & Sagan, C. Science 222, 1283–1292 (1983).
https://science.sciencemag.org/content/222/4630/1283

4. Toon, O. B. et al. Sci. Adv. 5, eaay5478 (2019).
https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaay5478

5. Yu, P. et al. Science 365, 587–590 (2019).
https://science.sciencemag.org/content/365/6453/587

6. Reisner, J. et al. J. Geophys. Res. Atmos. 123, 2752–2772 (2018).
https://doi.org/10.1002/2017JD027331

7. Robock, A., Toon, O. B. & Bardeen, C. G. J. Geophys. Res. Atmos. 124, 12953–12958 (2019).
https://doi.org/10.1029/2019JD030777

8. How a small nuclear war would transform the entire planet
https://www.nature.com/articles/d41586-020-00794-y

【画像素材】
Pixabay, Lawrence Livermore National Laboratory, 広島平和記念資料館, Space Engine

【字幕説明】
核戦争と惑星科学。
SFのようなテーマですが、実は密接な関係があります。

天体衝突による爆発や、火山や山火事から発生するすすは、
核兵器の爆発と似たような物理現象であり、
実は地球惑星科学と非常に関連が深いのです。

広島、長崎で原爆が使用されて以来、放射能が人体や生命に
重大な影響を及ぼすことは生物学的観点から重点的に研究されてきました。
しかし核兵器によって地球の気候にどれだけ影響が出て、
生態系や経済活動に具体的にどう悪影響がもたらされるのか、
実はまだ解明されてない点が多いのです。

冷戦時代に米ソの2大国が核戦力増強に励むなか、
全面核戦争が地球の気候に破滅的な影響を与えることを
初めて世界に訴えたのが、伝説的な惑星科学者 カール・セーガンでした。

1983年にサイエンス誌に掲載された論文でカール・セーガンらは、
気候モデルの計算から、核兵器によって巻き上げられたすすが地球全体を覆い、
数か月間にわたって「核の冬」が訪れると警告しました。

その後、別のグループがネイチャー誌に掲載した論文で、
ここまで極端な寒冷化効果は起きないことが示されたものの、
こういった研究者からの説得力あるデータは、
冷戦末期に米ソが核戦力を縮小する一つのきっかけとなったのです。

冷戦後、超大国が全面的に衝突する核戦争の確率は下がりましたが、
一方で現在新たな脅威が生まれつつあります。
それが、新興の核保有国による、より小規模なスケールの核戦争です。

現在進行形で核兵器開発を進める北朝鮮やイランの例はもちろん、
研究者が特に懸念しているのはインド・パキスタンの軍事衝突です。

カシミールを巡って何度も戦火を交えてきたこの2か国は、
どちらも核兵器を200発以上保有しており、偶発的に核が使用される可能性も
決してゼロではないと指摘されてきました。

そこで研究者らは、もし印パの間で小規模の核戦争が勃発した場合に、
世界の他の地域に、どのような影響がもたらされるのか、
詳しく予想しようとしました。

このような研究を引っ張ってきたのが、
コロラド大学とラトガース大学の気候モデルのグループでした。
彼らは印パ両国がそれぞれ広島級原爆を100発打ち合った場合に、
発生したすすがどのように地球環境に影響するのか計算しました。

ここでポイントとなったのが、巻き上げられたすすの挙動です。
2017年にカナダで発生した大規模な山火事では、
煙が太陽の日射によって加熱され、従来の予想よりもより高い高度に
すすが到達して、広い範囲に長期間にわたって滞留するという
これまでの常識を覆すような現象が確認されました。
彼らはこの効果をモデルに取り込むことで、より精度良く爆発の現象を
再現することにしました。

その結果、たとえ小規模の核戦争であっても、巻き上げられたすすが
地球全体を覆い、10年間にわたって世界の平均気温を5℃程度
低下させることがわかりました。
それによって世界の食料生産や生態系にも
大打撃をもたらすこともわかりました。

これは、戦地から遠く離れた日本にとっても他人事ではありません。
例えばScience Advancesに掲載された論文では、
食物連鎖の底辺を支える植物やプランクトンの基礎生産が
日本でも3割も減ることが示されています。

また米国科学アカデミー紀要に掲載された論文では、
人類の主食である小麦やお米、とうもろこし、大豆の生産量に
どう影響が出るのか詳しく調べています。
その結果、寒冷化と降水量の減少によってウクライナやロシアの穀倉地帯の
生産量が壊滅的に減少し、日本でも北海道の農業が大打撃を受けることが
報告されました。

このように小規模の核戦争でも全世界に深刻な影響を与えることが
気候モデルによって具体的に裏付けられたことは、大きな反響を呼びました。

一方で、これらの研究に真っ向から反対するグループもいます。
その中心が、アメリカにおける核兵器開発のメッカ、
ロスアラモス国立研究所のグループです。

彼らは独自の気候モデルの計算によって、
コロラド大やラトガース大が主張する、
すすが上層大気まで巻き上げられるような現象は起きず、
寒冷化はあまり起きないと反論する論文を出版しました。

両者のモデルの本質的な違いは、
爆発現象をどれだけ正確に計算できているかの違いにあります。
核爆弾が起爆したとき、内部では非常に複雑な熱化学反応が進行します。
しかしこういった反応はあまりにも複雑であり、
モデルで全てを計算することはできず、様々な仮定が入ってきます。
そのため、反応モデルが異なると、
核燃料から生成される最終的なすすの量が変わってきます。

ロスアラモスのグループは、自分たちのモデルのほうが正しく反応過程を
模擬できていると主張し、核の冬は起きないと報告しました。

しかしこれに対して、コロラド大・ラトガース大のグループは即座に
反論コメントを雑誌に掲載し、ロスアラモスのグループの計算の
おかしい点を指摘しています。

このように現時点でまだ結論は出ていませんが、ミニ核戦争がもたらす脅威を
正しく評価しようという機運が高まっているのは事実です。
我々研究者の仕事は、できるだけ正確なデータを国民や政策立案者に提供し、
核兵器の脅威を正しく議論してもらうことにあるのです。

それでは今回もご視聴ありがとうございました。
面白かったという方は、ぜひチャンネル登録をお願いします。
皆さんのご支援が、次回の動画を作成する時の、大きな励みとなります。
また、内容についてご意見がある方は、コメント頂けると幸いです。
どうそ、よろしくお願いします。

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EARTH_SCIENCE

限定的核戦争と気候モデル【論文紹介】

金星には現在も活火山が存在するのか？今年ScienceとNature姉妹紙で発表された、岩石風化実験とコロナ地形に関する研究から、謎に包まれた金星の地質活動に迫ります。

【目次】
0:00 全く異なる双子
0:30 マゼランによる観測結果
0:55 二つの表面更新仮説
1:38 若い溶岩流の発見
2:25 金星のコロナ地形
3:27 現在も継続中の金星の地質活動

【参考文献】
S.E. Smrekar et al. (2010) Recent Hotspot Volcanism on Venus from VIRTIS Emissivity Data. Science 328, 5978, pp. 605-608.
https://science.sciencemag.org/content/328/5978/605

J. Filiberto et al. (2020) Present-day volcanism on Venus as evidenced from weathering rates of olivine. Science Advances 6, 1, eaax7445.
https://advances.sciencemag.org/content/6/1/eaax7445

Gülcher, A.J.P., Gerya, T.V., Montési, L.G.J. et al. Corona structures driven by plume–lithosphere interactions and evidence for ongoing plume activity on Venus. Nat. Geosci. 13, 547–554 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41561-020-0606-1

Kereszturi Á., Hoogenboom T., Bleamaster L.F., Hargitai H. (2014) Corona (Venus). In: Encyclopedia of Planetary Landforms. Springer, New York, NY. 
https://doi.org/10.1007/978-1-4614-9213-9_439-1

Lopez, I., Marquez, A. & Oyarzun, R. Are Coronae Restricted to Venus?: Corona-Like Tectonovolcanic Structures on Earth. Earth, Moon, and Planets 77, 125 (1997).
https://doi.org/10.1023/A:1006227431552

Deniel, C., Vincent, P.M., Beauvilain, A. et al. The Cenozoic volcanic province of Tibesti (Sahara of Chad): major units, chronology, and structural features. Bull Volcanol 77, 74 (2015).
https://doi.org/10.1007/s00445-015-0955-6

【映像素材】
NASA/GSFC/JPL-CalTech, Don P. Mitchell, ESA, SpaceEngine

【字幕全文】
金星がなぜこれほど地球と異なる運命を辿ったのか。
その原因となった重要な要素と考えられているのが惑星の地質活動です。

金星は地球とほぼ同じ大きさで、しかも似たような岩石組成を持つため、
当然地球と似たような地質活動を持つと、かつては考えられていました。

しかし90年代に行われたマゼラン探査機による、
金星地表面のレーダー観測によって、
地球と全く異なるタイプの地質活動を持つことがわかったのです。

マゼランの観測結果を要約すると、
１． クレーターの分布がほぼランダムである
２． ほとんどのクレーターが、火山や断層の影響を受けておらず、
形成当初の形をそのまま残した新鮮なクレーターである
ということがわかりました。

つまり金星は地球と異なり、
惑星全体がほぼ同じ表面年代を持っており、
数億年前に作られた場所ばかりであることが明らかになったのです。

こういった観測事実を説明するために二つの仮説が提案されています。
一つ目は破滅的表面更新説。
数億年前に金星の表面全体を一気に更新するような、
非常に大規模な地質活動が生じ、
その後はほとんど活動がなくなって現在の姿になったというモデルです。

二つ目は平衡更新説。
金星表面は至る所で少しずつ表面を更新するような活動が起きており、
それによって常にクレーターの生成と破壊が釣り合いを保ち、
現在観測されるような若い地表が維持されているというモデルです。

どちらも一長一短ありますが、
二つのモデルを制約する上で鍵を握ると見られるのが、
「今現在、金星は活動しているのか？」という問題です。

2010年にサイエンス誌で報告された論文では、
ヨーロッパの金星探査機 ビーナス・エクスプレスの観測によって、
風化をほとんど受けていない新鮮な溶岩流らしき場所が発見され、
その年代が250万年前より若いと見積もられたことから、
金星表面に現在でも地質活動が存在する可能性が初めて示唆されました。

この時の論文では金星表面の風化率が不明だったため、
溶岩流の年代見積もりに大きな不定性がありましたが、
今年の1月に金星表面の岩石の風化率を調べた論文が、
サイエンス姉妹誌で発表されました。
これによってビーナス・エクスプレスで観測された溶岩流が、
わずか数千年程度の年代であることが示され、
金星表面が現在も地質学的に生きている可能性がさらに強まったのです。

また今年の8月にネイチャー・ジオサイエンスで発表された論文で、
別方面からこの発見を支持する重要な報告がありました。

この論文で注目したのはコロナと呼ばれる金星特有の地形です。
コロナはソ連の金星探査機 ヴェネラ15号と16号の観測結果をもとに、
1986年に初めて報告された地形です。
直径が数十kmから1000kmに及ぶドーム状の地形で、
金星全体で500個ほど確認されています。

コロナの成因は諸説ありますが、
マントルから上昇してきたプルームが地殻を押し上げ、
その後プルームが水平方向に広がり、
最終的には冷却して中央部が凹む、
といったメカニズムが提案されています。

コロナのような地形は、実は地球ではほとんど見つかっておらず、
金星の地殻が地球よりも固いことや、
プレートテクトニクスの有無が、
違いを生み出したのではないかと議論されています。

今年8月の論文では、3次元数値シミュレーションによって、
コロナの生成過程を調べ、また観測データとの比較も行われました。
その結果、37個のコロナが現在も、
地質的に活動している可能性があることが示唆されました。

これらの研究を総合すると、金星表面では現在も、
地質活動が継続している可能性が高いことから、
破滅的更新説ではなく、平衡更新説を支持する観測結果と言えます。

今後も金星の地質活動を解明していくことで、
地球と金星の運命を分けた原因に迫っていくことができるでしょう。

それでは今回もご視聴頂き ありがとうございました。
次回は新しく発見された新種の系外惑星の話題を考えています。
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それではまた。

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コロナ地形と岩石風化実験が示す金星の活火山の証拠【論文紹介】

これまで数十年にわたって、太陽系の初期には天変地異「後期重爆撃期」が存在したと考えられてきました。しかし、ここ数年の研究で、そのシナリオが根底から覆されようとしています。最新の研究からわかった、科学界を二分する大論争について、専門家の視点で解説します。

(目次)
0:00  後期重爆撃期とは何か？
1:17  なぜ「後期」なのか？
2:04  なぜ天体衝突が再び急増したのか？
3:34  後期重爆撃を支持する証拠
4:10  パラダイムシフトが起こりつつある
5:42  軌道力学からも否定されつつある後期重爆撃
6:43  生命の起源との関連

(参考文献)
Dynamical evidence for an early giant planet instability.
R.S. Ribeiro et al. (2020) Icarus 339, 113605.
https://doi.org/10.1016/j.icarus.2019.113605

【音楽素材】
https://www.bensound.com/

【画像素材】
NASA, ESA, 国立天文台

【字幕説明】
本日紹介するのは、2019年12月23日に、イカルス誌に掲載された、
後期重爆撃期に関する記事です。

後期重爆撃期とはそもそも何でしょうか。

話は1970年代、アポロの時代にさかのぼります。

当時、アメリカのアポロ探査、そしてソ連のルナ探査によって
月面から多くの岩石が持ち帰られました。

その石を研究者たちが調べたところ、ほとんどの岩石が、
40億年前から39億5千万年前の間に、形成されていたことがわかったのです。

このことは、太陽系が誕生した46億年前からおよそ6億5千万年たってから、
ごく短い期間の間に月面で大量の天体衝突が起きたことを意味しています。

この現象は当初「月の大激変」と呼ばれましたが、
後に「後期重爆撃期」と呼ばれるようになりました。

なぜ「後期」なのでしょうか。

それは、大激変が起こった時期が、太陽系が形成されてから、
ずいぶん後のことだったからです。

太陽系が誕生したのは約46億年前のことです。

この当時の太陽系は、無数の微惑星や岩石が漂っていて、
それぞれが衝突して合体することで、惑星ができていったと考えられています。

しかし1億年もすると、ほとんどの岩石は失われ、
太陽系は比較的平穏な状態に落ち着いたと考えられていました。

しかし月の岩石のデータは、太陽系ができてから約6億年後に、
天体衝突が再び増加していたことを示していたのです。

なぜ、一度落ち着いたはずの天体衝突が、再び増加したのでしょうか？

このことを説明するために様々な仮説が出されてきましたが、
最も有力なのが、2000年代に提唱された「惑星移動仮説」です。

これによると、木星と土星は、太陽系が形成された直後は、
現在の位置とは少し異なる場所にありました。

木星と土星は、太陽系では最大級の惑星であり、重力が桁外れに強い惑星です。
そのため互いの重力によって、だんだん軌道が不安定になっていきます。

そして太陽系が誕生してからおよそ6億年後に、惑星の大移動がおき、
その時に多くの小天体が影響を受けて、内側や外側に弾き飛ばされました。

内側に弾き飛ばされた小天体が月面に大量に衝突し、
大激変を起こしたのです。

この惑星移動仮説は「ニース・モデル」と呼ばれ、「後期重爆撃期」と共に、
学会では過去数十年、主流の考え方でした。

月でこのような大量の天体衝突があったということは、
太陽系の他の惑星、地球や金星、火星などにも大激変が生じていたはずです。

ただし地球の場合、プレートテクトニクスによって、
地表がどんどん更新されてしまうため、
これほど古い時代の岩石は現在残っていません。

また金星、火星、水星からはまだサンプルが持ち帰られていないため、
これらの惑星の岩石の形成年代はまだよくわかっていません。

そのため、後期重爆撃期は月面サンプルのデータに依存している点が、
唯一の弱点ではありましたが、他に反論できるようなデータもなかったため、
標準的なシナリオであり続けてきました。

しかし、このシナリオがここ数年で、根底から覆されようとしています。

アポロの時代から50年ほど経ち、現在は当時よりも分析機器が進歩しています。

2010年代に最新の装置を用いて、あらためてアポロの試料を分析したところ、
従来のデータよりも、岩石の形成年代がばらけていることがわかったのです。
最も古いもので43億年前、
新しいものだと「後期重爆撃期」で考えられてきた期間よりも後だったりしたのです。

さらに、これまで多数の天体衝突があったと解釈されてきましたが、
実は、雨の海を作った巨大な天体衝突によって吹き飛ばされた岩石が、
月面の他の場所に再衝突することで、
見かけ上、多数の天体が衝突したように見せかけていただけの可能性が出てきたのです。

つまり、地球や月に大量の小天体が降り注ぐような、
「後期重爆撃」は存在しなかった可能性がでてきたのです。

この可能性は、惑星の軌道進化を研究する人たちには喜ばれました。
軌道力学のモデルでは、後期重爆撃が起こってしまうと、
地球や火星、金星の軌道が乱れてしまい、
現在のような円軌道にはならなくなってしまうからです。

さらに2019年12月23日に、衝撃的な論文が公開されました。
これまで「後期重爆撃」をサポートする側であった、
ニース・モデルを提唱した研究者らが、
一転して後期重爆撃を否定するような論文を出版したのです。

この論文によると、木星や土星が移動するような、
軌道不安定を遅い時期におこすのは非常に難しく、
むしろ太陽系が形成してから1億年以内に起きやすいことが示されました。

このことは、大量の天体が地球や月に衝突したのは、
太陽系が形成してからおよそ1億年以内の話であり、
それ以降は比較的平穏であったということです。

他にも、この新しいシナリオによれば、
なぜ火星は他の固体惑星に比べて小さいのかや、
小惑星帯がなぜこんなにコンパクトなのかも説明できるとのことです。

後期重爆撃が存在しなかったとなると、生命の起源についても、大きな再考を迫ることになります。
これまで、太陽系が形成してから数億年の間は、地球の表面は大量の天体に爆撃されるため、
生命が存在するのは難しいと考えられてきました。

しかし後期重爆撃が存在しなかったとすると、どうなるでしょうか。
地球が誕生してから比較的早い段階で、生命が誕生していた可能性が出てくるのです。

現在確認されている最古の生命の痕跡は35億年前のものです。
しかし、それらの生命の化石は、比較的複雑な形状をしており、
もっと単純な生命から既に数億年かけて進化した後の姿ではないかと考えられています。

このように、後期重爆撃期が存在したかどうかは、惑星の進化や生命の起源に深く関わる、
非常に重要なテーマです。

これに関してはまだまだ議論が続いており、今後も続報をお届けしたいと思います。

それではご視聴ありがとうございました。よかったらチャンネル、登録お願いします。

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原始太陽系に起こった謎の大激変【後期重爆撃仮説】

NASAの探査機InSightが火星で地震を検出したことが大きなニュースとなりました。しかしなぜそもそも地震が観測されただけでニュースとなったのでしょうか？実は、火星で生命が生存できるかという議論に深くかかわるのです。専門家の視点でニュースの裏側を解説します。

(目次)
0:00 火星の地震
0:39 内部探査とハビタビリティ
0:48 気候を安定化させる炭素循環
1:30 地震は惑星が生きている証拠
1:48 火星は現在も「生きているのか」？
2:13 初めての本格的な火星内部探査
2:50 苦難続きの火震観測
3:37 残る謎
4:10 あとがき

(参考論文)
1. Hauber, E.,P. Brož, F. Jagert, P. Jodłowski, and T. Platz (2011), Very recent and wide‐spread basaltic volcanism on Mars, Geophys. Res. Lett., 38, L10201.
https://doi.org/10.1029/2011GL047310

2.  Banerdt, W.B., Smrekar, S.E., Banfield, D. et al. Initial results from the InSight mission on Mars. Nat. Geosci. 13, 183–189 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41561-020-0544-y

3.  Giardini, D., Lognonné, P., Banerdt, W.B. et al. The seismicity of Mars. Nat. Geosci. 13, 205–212 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41561-020-0539-8

【画像素材】
NASA, JPL, CNES, Pixabay, Space Engine

【字幕説明】
「NASAの探査機 InSightが火星で 地震を観測！」
2月24日に発表された論文を、各種メディアがこぞって報道しました。

しかしなぜ火星で、地震が観測されたことが、科学的にそんな重要なのか、
どのメディアでもきちんと解説されていなかったので、
専門家の視点で、このニュースの裏側を解説したいと思います。

そもそもInSightの総経費は約800万ドル、日本円でおよそ
900億円もかかっています。

そこまで巨額のお金をかける価値のあるミッションだったのでしょうか。
実は、InSightの目的は、
火星に生命が居住できるか、という議論に密接に関わるのです。

生命が生きるためには、適切な温度が必要です。
地球の場合は、様々な温室効果ガスのおかげで、
地表面が最適な温度に保たれています。
その中で最も重要な役割を担っているのが二酸化炭素です。

近年の地球温暖化問題によって、みなさんなにかと
二酸化炭素には悪いイメージがあるかもしれませんが、
二酸化炭素が全くないと、地球全体が凍結してしまい、
生命が存在することはできません。

大気中の二酸化炭素は岩石との反応によって、
惑星内部に継続的に吸収されていきますので、
どこからか二酸化炭素を大気に供給しないといけません。

その役割を担っているのが、火山です。
生命が惑星上で生存するためには、火山から安定的に
二酸化炭素が放出されることが、一つの重要な条件なのです。

火山が存在するということは、惑星内部がまだ熱く、
マグマも流動していて、地震も起きることを意味しています。
このことはまさに、惑星が「生きている」ことを示しているのです。

一般的に、惑星は形成した当初は熱い状態で、徐々に冷えていきます。
地球のような大きい惑星ほど冷えるのは遅く、
一方、火星のような小さい惑星ほど冷えるのが速くなります。

火星に生命が住めるのか、あるいは過去に住んでいたのかを考える上で、
問題となるのが、現在の火星は地質学的に
「生きているのか」、「死んでいるのか」という疑問です。

これまでの探査からは、火星で活火山は見つかっていません。

しかし今までの探査機は全て、火星の表面しか観測していませんでした。
そのため、火星の内部はまだ温かく、
地下では地質的な活動が続いているという可能性が残されていたのです。

InSightの目的は、地震計と熱流量計によって火星内部の
活動を捉えることで、「火星がまだ生きているのか、死んでいるのか」
という疑問に答えを出すことにあったのです。

実は火星での地震観測の試みは今回が初めてではありません。
今からおよそ40年以上前の1975年に、NASAの探査機 ヴァイキングに
地震計が搭載され、地震波の検出が試みられました。

この時は、地震計が探査機本体に搭載されていました。
しかし火星では強い風が吹いているため、
風によって探査機が揺れてしまい、確実に地震だと断定できる
シグナルを検出することができませんでした。

その教訓を踏まえ、InSightでは風による振動対策を施した
高感度の地震計を直接地面に設置する方法にしました。

ただ地震計の開発は難航し、当初の予定よりも打ち上げが2年
延期されるという事態も起きました。

火星に着いてからも観測は困難を極めました。
振動対策を施したとはいえ、風の影響を厳密に取り除くのは難しく、
火星で強風が吹く、昼と夜の時間帯は観測が難しかったようです。

しかし夕方ごろになると、風がちょうど吹き止む時間帯があり、
その時に確実に地震だと考えられる振動を検出できたとのことです。

それでも観測データを査読者に納得させるのはなかなか大変だったようで、
初めて地震を検出したことを公式にプレスリリースしてから、
およそ1年近くかかって、ようやく論文が出版されました。

この論文で報告された地震は174回で、そのほとんどは小さい地震ですが、
マグニチュード4に達するものもあったということです。
ただいくつかのイベントについては、隕石の衝突や、他の原因不明の
振動も含まれているとのことで、今後さらに解析が行われるでしょう。

現在も火星で地震が起こるということは、
火星内部は地質学的にまだ生きていることが示されました。
これこそが、InSightが解決しようとした疑問への答えであり、
900億円費やした価値が十分にあったと言えるのではないでしょうか。

それでは今回もご視聴ありがとうございました。
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火星の地震活動検出はなぜ意義があるのか？【NASA InSight探査】

金星生命の可能性にすら言及した2020年の金星ホスフィン論文に対して、他の研究チームから4本の反対論文が発表され、元論文の著者らが観測結果を大きく下方修正する、異例の状況となっています。論文の何が争点となっているのか、改めて現在の状況をまとめてみたいと思います。

(目次)
0:00 金星生命の兆候
0:49 次々と投稿される反対論文
1:14 反対論文1
2:26 反対論文2
3:39 反対論文3
5:09 反対論文4
5:31 元論文の著者らによる反論
6:39 現在の状況まとめ

(参考文献)
Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al. Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nat Astron (2020)
https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4

T. Encrenaz et al. (2020) A stringent upper limit of the PH3 abundance at the cloud top of Venus. A&A, 643, L5.
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039559

I.A.G. Snellen et al. (2020) Re-analysis of the 267 GHz ALMA observations of Venus. A&A, 644, L2.
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039717

G. Villanueva et al. (2021) No phosphine in the atmosphere of Venus. submitted to Nature Astronomy.
https://arxiv.org/abs/2010.14305

M.A. Thompson (2021) The statistical reliability of 267-GHz JCMT observations of Venus: no significant evidence for phosphine absorption. MNRAS 501, 1, L18.
https://doi.org/10.1093/mnrasl/slaa187

J.S. Greaves et al. (2021) Re-analysis of Phosphine in Venus' Clouds. submitted to Nature Astronomy.
https://arxiv.org/abs/2011.08176

A.M. Hein et al. (2020) A Precursor Balloon Mission for Venusian Astrobiology. ApJL 903, L36.
https://doi.org/10.3847/2041-8213/abc347

(映像素材)
NASA/JPL-Caltech, The National Radio Astronomy Observatory

(字幕全文)
2020年9月14日にNature Astronomyで発表された、金星大気中にホスフィンを観測したとする論文は、去年発表された惑星科学の論文の中で、最も注目を浴びた論文の一つと言えるでしょう。
ホスフィンは、地球では生物活動に関連が深く、さらに論文で報告された金星大気中でのホスフィンの存在量が、大気中の化学反応や外部からの供給量を上回るものだったので、金星大気中の生命の存在にすら言及する衝撃的な報告となりました。

惑星科学チャンネルにおいても、論文発表のおよそ1か月後に解説動画を公開し、金星ホスフィン論文が火星メタンのように、学会を二分する大論争を巻き起こす可能性があることに言及しました。

あれからおよそ4か月。事態は大きく動き始めています。
金星ホスフィン論文に対して、他の研究チームから4本の反対論文が発表され、元論文の著者らが観測結果を大きく下方修正する、異例の状況となっているのです。

こういった事態の重大性を鑑みて、金星ホスフィン論文の何が争点となっているのか、改めて現在の状況をまとめてみたいと思います。

金星ホスフィン論文に対して最初の独立な検証論文が投稿されたのが9月30日です。
元々の論文ではミリ波の電波望遠鏡を用いてホスフィンの吸収を報告していましたが、この検証論文ではホスフィンの吸収線が豊富に存在する、近赤外の波長帯のデータを解析しました。
元論文ではジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡(JCMT)と、ALMA望遠鏡が使われましたが、この論文ではハワイにある NASA赤外望遠鏡施設の観測データを使っているため、観測装置が異なる点もポイントです。
しかし解析の結果、ホスフィンは検出されませんでした。
著者らはスペクトルのノイズレベルから、ホスフィンの濃度上限を最大でも5ppbと見積もりました。この数値は、元論文で報告された20ppbという数値の4分の1しかありません。
この検証論文の共著者には、元々のホスフィン論文の著者らも何人か含まれているため、元論文に対して強く反対するというような論調にはなっていませんが、別の望遠鏡で、別の波長で見ても検出できなかったというのは、金星ホスフィン論文に対して一抹の暗雲を投げかけるものとなりました。

次の検証論文は10月19日に投稿されました。今度はオランダのグループが、元論文で使われたものと同じALMA望遠鏡のデータを独自に解析しました。
こちらの図はALMAのスペクトルを示しています。左上がホスフィンの吸収線が存在する周波数で、他の５つはその周辺の周波数領域です。
生データには機器由来のノイズが多く含まれるため、フィッティングによってノイズを取り除き、スペクトルのベースラインを決定します。
オランダのグループは、元論文と同様に、12次の多項式関数によるフィッティングを行いました。生データからフィッティング関数を引いたシグナルがこちらの図です。ホスフィンの吸収線が10σ以上の強度で現れましたが、一方でホスフィン以外の周波数にも人工的な偽のシグナルが現れたのです。そこでオランダのグループは、ベースラインのフィッティングをより低次の多項式関数で行ったところ、ホスフィンの吸収は検出されず、機器のノイズレベルと同程度となりました。
このことからオランダのグループは、元論文では機器のノイズを除去するためにオーバーフィッティングをしており、それによって偽のシグナルを検出してしまったのではないかと報告しています。

3番目の検証論文は10月21日にNature Astronomyに投稿されました。「金星大気中にホスフィンはない」という真っ向から反論するタイトルとなっています。
この論文では主に３つの点で反論を行っています。
まず、元論文で検出されたホスフィンの吸収線のすぐ近くには、金星大気中に豊富に存在する二酸化硫黄の吸収線も存在します。二つのガスの吸収線は極めて近接しているため、ALMAやJCMTの波長分解能では分離することができません。そのため、ホスフィンだと思っていた吸収線は、実は二酸化硫黄によるコンタミであるというのが第一の指摘です。
次にオランダのグループによる反論と同様に、こちらのチームも、スペクトルのノイズを除去するフィッティング方法に問題があり、人工的な偽のシグナルを生んでしまった可能性を指摘しています。
そして、ホスフィンが存在すると報告された高度がおかしいことも指摘しています。一般的に気体の吸収線の幅は、圧力が高くなるにつれて広がる性質を持つため、この性質を利用して検出されたガスのおおよその高度を推定することができます。この論文の著者らは、仮にALMAのデータがホスフィンの存在を示していたとしても、その高さは高度70km以上になるはずであり、元論文の光化学モデルでは高さ70km以上にはホスフィンがほとんど存在しないことから、金星ホスフィン論文には重大な矛盾があると指摘しています。

最後に紹介する検証論文は、10月28日に投稿されたイギリスの研究者の論文です。この論文では特にJCMTのデータを独立に再解析しており、これまでに発表された検証論文と同様に、元論文で報告されたホスフィンのシグナルは、オーバーフィッティングによって生成された偽のシグナルであると結論づけています。

それでは、これらの検証論文に対して、元論文の著者らはどのように反論しているのでしょうか。
まずJCMTで観測されたホスフィンのシグナルが、SO2の吸収であるという指摘に対しては、吸収線の幅がSO2の吸収線よりも広いことから、SO2ではないと反論しています。
ALMAのデータに関しては、解析方法を見直した結果、SN5で1から4ppbのホスフィンを検出できたと反論しています。当初の論文ではSN15で、20ppbのホスフィンを検出したと報告していたので、それと比較すると大幅に濃度が下方修正されたことになりますが、それでもホスフィンは存在するという主張です。
観測値と光化学モデルが予言するホスフィンの存在高度が異なることについては、そもそもホスフィンの吸収線のパラメーターに不定性があることと、ちゃんとした光化学モデルをまだ報告できていないことから、将来の検討課題としているようです。
これら、Nature Astronomyに投稿されている元論文の著者らの反論は、現在第2ラウンドの査読まで進んでおり、近日中に受理されると予想されます。

以上をまとめると、金星ホスフィン論文に対して、特にデータの解析手法に多くの疑念が寄せられている状況と言えます。
元論文の著者らは一つ一つ丁寧に反論している印象ですが、全てを反論しきれているわけではなく、まだまだ決着には時間がかかりそうな印象です。また望遠鏡の検出限界ギリギリのレベルの話になっており、人によって解析の流儀が違うことで異なる結果が得られたりと、状況はまだ錯綜しています。

現時点ではこれまでに得られたデータのアーカイブを使って論争が行われていますが、今後は地上望遠鏡や宇宙望遠鏡、さらには探査機による観測で新しいデータを得ることが必要となってくるでしょう。
実際にApJLで2020年に発表された論文では、金星大気中の生命検出を目的とした、気球ミッションも提案されています。
今後の展開に注目していきましょう。

それではご視聴いただき ありがとうございました。
次回もお楽しみに。

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金星ホスフィン論文は何を間違ったのか？【論文紹介】

「金星は誕生してからほとんどの期間、生命が住めるような環境であり、ごく最近気候が変化したのかもしれない」今年の5月8日に惑星科学の一流誌で発表された論文が注目を浴びています。金星は灼熱の惑星であるという私たちの常識を覆すような内容ですが、具体的にどのような議論が展開されているのか、見ていくことにしましょう。

【目次】
0:00 序章
0:24 ２つの金星進化シナリオ
1:31 ハビタブルな金星の追求
2:19 仮定した条件
2:40 驚くべき結果
3:59 系外惑星への示唆

【参考文献】
Way, M. J., & Del Genio, A. D. (2020). Venusian habitable climate scenarios: Modeling Venus through time and applications to slowly rotating Venus-like exoplanets. Journal of Geophysical Research: Planets, 125, e2019JE006276.
https://doi.org/10.1029/2019JE006276

Way, M. J., A. D. Del Genio, N. Y. Kiang, L. E. Sohl, D. H. Grinspoon, I. Aleinov, M. Kelley, and T. Clune (2016), Was Venus the first habitable world of our solar system?, Geophys. Res. Lett., 43, 8376–8383.
https://doi.org/10.1002/2016GL069790

D.H. Grinspoon & M.A. Bullock (2006) Exploring Venus as a Terrestrial Planet. Geophysical Monograph Series 176. doi: 10.1029/176GM12
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1029/GM176

Maltagliati, L. Lasting habitability. Nat Astron 4, 442 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41550-020-1110-7

【画像素材】
NASA, Goddard Space Flight Center, Space Engine, ESA

【字幕説明】
「金星は誕生してからほとんどの期間、
生命が住めるような環境であり、ごく最近気候が変化したのかもしれない」
今年の5月8日に惑星科学の一流誌で発表された論文が注目を浴びています。
金星は灼熱の惑星であるという私たちの常識を覆すような内容ですが、
具体的にどのような議論が展開されているのか、
見ていくことにしましょう。

まず現在考えられている、
金星の進化史は大まかに2種類に分けることができます。

一つ目は、金星は形成直後にそのまま暴走温室状態になり、
その時に表層から水が 全て 蒸発して、
現在のような分厚いCO2大気に覆われた、灼熱の惑星になったというもの。

もう一つは、地球と同様に、形成直後に一旦地表は冷えて、
温暖な環境になった後に、時間をかけて徐々にまたはある時突然、
暴走温室状態に陥り、水を失って現在の姿になったと考えるシナリオです。

それでは観測データはどちらのシナリオを支持しているのでしょうか。
実は、金星の過去に迫れるような観測データは非常に限られており、
どちらのシナリオもありうる、というのが現状の答えになります。

しかし1970年代の金星探査によって
地表面が灼熱の環境であることがわかって以来、
一つめのシナリオがどちらかというと支持されており、
二つめのシナリオはあまり注目されてこなかったように思われます。

その理由として、一つめのシナリオでは、
形成直後に一気に現在の金星の状態まで説明できるため、
間に余計なプロセスを挟む必要がなく、
シナリオとして より単純であるから、というのが大きいと考えられます。

今回紹介する論文では、これまであまり注目されてこなかった
二つめのシナリオを、もっと真面目に検討しようというのが目的です。

このシナリオに関しては、単純化した1次元の気候モデルでは
可能性が示されてきたものの、あまり詳細な検討はされてきませんでした。

2016年に初めて3次元気候モデルを用いた原始金星大気の研究が
短いレター論文として出版され、大きな注目を受けました。
今回の論文は同じ著者たちが、この2016年の論文をさらに発展させて、
より広い範囲のパラメータースタディを行ったものです。

著者の二人はNASAゴダード宇宙科学研究所に所属しており、
こちらで開発されている3次元気候モデルが使用されました。

もともと地球用に開発された気候モデルですが、
金星の大陸分布や自転速度を再現するよう改造し、
また大気組成を様々に変えて、
合計45パターンのシミュレーションを走らせました。

過去の金星の大気についてはわからない点が当然多いので、
いろいろな仮定を置く必要がありますが、
特に重要なものとして、大気組成は主に窒素とCO2、メタンで構成される
地球型の大気を仮定していること、
また、原始金星で地球と同様にプレートテクトニクスが起こり、
炭素循環が機能すると仮定している点が、重要なポイントです。

ここではシミュレーションの全ての結果を紹介する時間はないので、
いくつかの興味深い結果と議論だけを紹介します。

・金星がハビタブルな状態は最長で30億年ほど続いた可能性がある。
わずか数億年前までハビタブルだった可能性すらある。
・一般的に信じられているように、
金星は太陽に近いから灼熱になったのではない。
むしろ太陽の日射の効果はあまり関係ない。
・では何が金星のハビタブルな時代を終わらせたのか。
おそらく、数億年前に金星全域で同時多発的に発生した火山噴火だろう。
この火山噴火によって大量のCO2が大気中に放出され、温室効果によって
現在の灼熱状態になった。
・もしこの噴火イベントが起こらなかったら、
現在も金星はハビタブルであった可能性がある。
・地球も金星のようになった可能性がある。
地球と金星の運命を分けたのは、
火山の噴火イベントが一つの時代に集中するかどうかだった。
地球は運良く、噴火がいくつかの時代に分散したが、
金星は運悪く、数億年前に噴火が集中したことで、
気候システムのバランスが崩れ、不可逆的に温暖化してしまった。

いかがでしょうか。非常に物議を醸すような文章が並んでおり、
私自身、論文を読んでいて目を疑うところもありました。

冒頭で申し上げた通り、この論文のシナリオを積極的に支持する
観測的証拠はありませんが、
一方で現在の観測データと矛盾するわけでもないため、
あくまでも理論的な枠組みで考えると、
こういう金星進化のシナリオもありうるというスタンスです。

今回紹介した論文はNature Astronomyでもハイライト研究として
取り上げられており、なぜ地球と金星がこれほど異なる運命を辿ったのか、
また系外惑星のハビタブルゾーンを考えていく上でも
今後注目すべき論文と見なされていくでしょう。

それでは今回もご視聴ありがとうございました。
良かったらチャンネル登録、お願いします。

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金星は最近まで生命が住めるような環境だったのか？【論文紹介】

先日発表された金星大気中にホスフィンを発見したとする論文について、研究者の視点で解説します。そして今後の動向を占う上で鍵となるのが、火星メタンにまつわる論争だと考えられます。

(目次)
0:00 金星ホスフィンの衝撃
0:23 火星メタンとの共通点
0:56 メタン論争
1:49 懐疑派の急先鋒
2:27 金星ホスフィン論文の裏側
3:49 カール・セーガンの遺訓

(参考文献)
Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al. Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nat Astron (2020)
https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4

Mumma, M.J., Villanueva, G.L., Novak, R.E. et al. Strong Release of Methane on Mars in Northern Summer 2003. Science (2009)
https://science.sciencemag.org/content/323/5917/1041

Zahnle, K., Freedman, R.S., Catling, D.C. et al. Is there methane on Mars? Icarus 212, 493-503, 2011.
https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.11.027

Zahnle, K. and Catling, D.C. The Paradox of Mars Methane.
Ninth International Conference on Mars, held 22-25 July, 2019 in Pasadena, California. LPI Contribution No. 2089, id.6132
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019LPICo2089.6132Z/

(関連動画)
宇宙冒険隊　金星にホスフィン発見！でも、何がすごいの？
   • 金星にホスフィン発見！でも、何がすごいの？  

(映像素材)
NASA/GSFC/JPL, ESO, JAXA/ISAS, NRAO, UP, SpaceEngine

(字幕全文)
9月14日に発表された 金星大気中にホスフィンを検出したとする論文は、
世界に衝撃を与えました。
既にみなさんも各種メディアで目にされたと思いますが、
個人的にも惑星科学で今年一番インパクトのある論文だと感じました。

しかしこの論文の結論に跳びつく前に、
私たちが思い出すべき教訓があります。

2009年に火星大気中にメタンを発見したとの論文が出版された際にも、
同じような衝撃が世界を駆け巡りました。
実は今回の金星ホスフィンの論文と、11年前の火星メタンの論文は、
多くの共通点があります。

どちらの惑星も二酸化炭素を主体とする酸化的な大気をもつこと。
地上望遠鏡での発見であったこと。
すぐに酸化されて失われるはずの還元的なガスが発見されたこと。
地球ではどちらも生物活動に起因するガスであること。
そして太陽系外側のガス惑星では既に検出されているガスであること。

それでは火星メタンの論文は、
その後どのような運命を辿ったのでしょうか。

火星のメタンにまつわる歴史は古く、
最初の報告は1969年のマリナー7号まで遡ります。
探査機搭載の近赤外分光計で3ミクロン付近に、
メタンとアンモニアの吸収が確認されたと報道され、
大きな騒ぎとなりました。
どちらも地球では生物活動と深く関わるガスであり、
火星に生命がいるかもしれないとの大きな期待を人々に抱かせたのです。
しかし結局この時の観測データは、
極域のCO2氷に由来するものであることがすぐに判明しました。
21世紀に入ってからは、探査機によってメタンを検出したとする報告や、
逆に検出できなかったとの報告も相次いでおり、
状況は今も錯綜しています。
検出できたとする論文にも、コンタミを除去できていないとの指摘や、
機器のノイズを見ているだけとの根強い反論があり、
火星コミュニティを分断する話題となっています。

こういった状況で火星メタン懐疑派の急先鋒となってきた人物が、
NASAエイムズ研究センター所属でAGUフェローでもある、
大気化学の著名な専門家ケビン・ザンレ博士でした。

2009年にNASAゴダードを中心とするグループが、
地上望遠鏡で火星メタンの発見を報告した際には、
その2年後にザンレ氏が、
地球大気メタンのコンタミであると痛烈に反証したことで、
大きな論争が巻き起こりました。
2019年に開かれた国際火星会議でも、
キュリオシティによるメタン検出に疑問を投げかける発表を行っており、
データの解釈を巡って、
世界で最も厳しい目を持った研究者であることは間違いないでしょう。

話を金星ホスフィンの論文に戻します。
この論文で注目すべき点は、査読をあのザンレ氏が務めたことです。
論文の著者としては恐らく最も当たりたくなかった相手でしょうが、
Nature Astronomy編集部は火星メタンの状況をよく承知していて、
あえてザンレ氏を査読者としてぶつけたものと考えられます。
著者と査読者の間でどのようなやり取りがあったのかはわかりませんが、
少なくとも彼の査読を突破したことの意義は大きいと考えられます。

ただ、今回の論文は二つの電波天文台を使って、
ホスフィンに起因する一つの吸収を見ているだけですので、
今後別のチームによる追観測が必要なのは間違いありません。
ホスフィンは今回観測された電波の波長以外にも、
いくつかの吸収が近赤外や電波領域にあるため、
今後そういった波長でホスフィンの存在を確定させる観測が必要です。
しかし、地上望遠鏡ではどうしても地球大気のコンタミが入りやすいので、
最終的には宇宙望遠鏡や探査機による追観測が要求されます。

また今回の論文では光化学モデルの詳細は記述されておらず、
別論文として報告するとのことなので、
そちらが公開されたら内容を精査する必要があります。
論文を読んでいて個人的に気になった点については、
コメント欄にまとめておりますので興味のある方はご参考ください。

いずれにしろ今回の論文が今後、
金星の大気化学や地表での反応などに関する理解を、
大きく前進させるきっかけとなるはずです。

かつてカール・セーガンは次のような名言を残しました。
"途方もない主張には、途方もない証拠が要求される"
1976年のバイキング着陸機による火星表面での生命反応検出実験、
1996年に火星隕石 ALH84001 の中に見つかった微生物化石状の痕跡、
そして21世紀の火星メタン。
これらは今でもデータの解釈を巡って議論が続けられているテーマです。
金星ホスフィンの論文も今後そうなっていくでしょう。
これらの問題を解明しようと努力していくことで私たちは、
生命の起源という究極的な問いに一歩近づいていくのです。

それでは今回もご視聴頂き、ありがとうございました。
金星のハビタビリテイについては、
このチャンネルでも過去に何度か取り上げておりますので、
興味のある方は"地球型惑星"のプレイリストをご覧ください。
よかったらチャンネル登録やフォローしていただけると嬉しいです。
それではまた。

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金星ホスフィン論文は火星メタンの二の舞になるか？【論文紹介】

火星は過去に水を豊富に持っていたと考えられていますが、どのようにして水を失い、現在のような乾燥した冷たい惑星になったのかは議論が続いています。2020年11月13日にサイエンス誌で発表された論文で、砂嵐が発生したときに、巻き上げられたダストが中層大気を加熱し、水を上層大気まで輸送することで、水の散逸を加速していることがわかりました。

(目次)
0:00 乾燥した火星
0:28 定常的な散逸モデル
1:27 砂嵐による水の輸送モデル
1:53 MAVENによる観測
3:18 火星の気候進化に対する示唆

(参考文献)
Stone et al., Hydrogen escape from Mars is driven by seasonal and dust storm transport of water. Science 370, 824–831 (2020)
https://doi.org/10.1126/science.aba5229

(画像素材)
NASA, Goddard Space Flight Center, University of Arizona, JPL-Caltech, Malin Space Science Systems

(字幕全文)
火星表面に存在する河川状地形や大気中の水素同位体比といった観測事実から、火星にはかつて大量の水があったと考えられています。
しかし、現在の火星は乾燥した冷たい惑星であり、表面から水はほとんど失われています。
そのため、火星からどのように水が散逸したのかを明らかにすることで、
惑星の気候進化を解き明かす重要な手がかりを掴むことができます。

火星における水の散逸はこれまで、
一定速度で散逸するような静的なプロセスが考えられてきました。
大気中の水蒸気の大部分は地面に近い下層大気に存在します。
火星の大気中には高度40kmから50kmにハイグロポーズと呼ばれる低温の層があり、ここで水蒸気は凝縮するので、これより上に拡散していく水蒸気を律速しています。
簡単に言うと、ハイグロポーズが水蒸気に蓋をする役目を果たしており、
これによって水の散逸が一定の速度に抑えられているのです。
ハイグロポーズから拡散した一部の水蒸気は上層大気に到達し、そこで太陽の紫外線や荷電粒子との衝突によって水素原子に分解され、最終的に宇宙空間へ散逸すると考えられます。

しかし近年、火星の外気圏に存在する水素原子の濃度が季節によって、
大きく変動することが明らかになってきました。
このことは、ハイグロポーズを突き抜けて、水を上層大気まで直接輸送するような何らかのプロセスの存在を示唆しています。

これを説明する仮説として有力なのが、火星で砂嵐が起こった時にダストが大量に巻き上げられ、そのダストが太陽の日射を吸収することで、ハイグロポーズ付近が加熱され、それによって水が凝縮せずに上層大気まで運ばれるようになった、というものです。

2020年11月13日にサイエンス誌で発表された論文で、NASAの火星探査機 MAVENの観測データを用いて、この仮説が検証されました。
MAVENには中性分子とイオンの質量分析器が搭載されており、最も低いところで火星の高度150kmを飛ぶことで、上層大気の化学組成を直接計測することができます。

2014年から2018年にかけて観測した結果、特に2018年に発生した火星全域を覆う大規模な砂嵐の時に、上層大気の水蒸気が通常の20倍も増加したことがわかりました。
他の、より小規模な砂嵐の時にも水蒸気の増加が観測されました。
また、砂嵐が発生した時にダストによる光学的厚みの増加と、中層大気の温度上昇も観測されました。
これによって、ダストによる太陽光の吸収によってハイグロポーズが加熱され、上層大気へ水蒸気が大量に輸送されたという、これまでの仮説が、実際の観測によって裏付けられたのです。

こういった観測データをもとに著者らは光化学モデルを用いて、砂嵐が発生した時の上層大気での水蒸気の分解速度や、水素原子の散逸速度を計算しました。
その結果、砂嵐が発生したわずか45日間の間に、火星の一年である687地球日に相当する量の水蒸気が散逸したことがわかりました。
これまで水の散逸は一定の速度で起こると考えられてきましたが、むしろ、こういった突発的なイベントのほうが水を散逸させる上で、重要な役割を担っていることがわかったのは、非常に重要な発見です。

それでは砂嵐による水の散逸は、火星の気候進化にどのような影響を及ぼしてきたのでしょうか。
火星ではおよそ10年周期で全球を覆う大規模な砂嵐が発生します。
最近10億年間に、10年周期で砂嵐による大規模な水散逸が起こったと仮定すると、全球平均で深さ17cmにおよぶ量の水が失われたと見積もられました。
ただ、もっと昔の時代にまで、本論文の議論を外挿することは難しいでしょう。
太古の火星の大気構造は現在とはだいぶ異なっていたはずであり、砂嵐の規模や発生頻度なども変わってくるでしょう。
また太陽の活動度なども異なってきます。

しかし少なくとも現在の火星において、突発的な事象が惑星の気候進化に大きな影響を与える可能性を示したことは、本論文の重要な意義であると思います。

それでは今回もご視聴いただき ありがとうございました。
次回もお楽しみに。

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地球型惑星