Effects of dust storm and atmospheric waves on Martian atmospheric escape

現在の火星は寒冷かつ乾燥した気候で、表面に液体の水は存在していない。しかし、近年の探査で得られた地形的特徴から、過去の火星は温暖で表面に液体の水が存在したと考えられている。これまで、過去に存在した水を除去する機構の一つとして大気の宇宙空間への流出が重要視され、太陽風が駆動する大気流出機構についての理解が進んできた。一方、近年の観測により、火星超高層大気の動力学はダストストームや大気波動という下層大気で発生する現象と大きく関連していることがわかってきた。そのため、火星からの大気流出機構を理解するためには、太陽風の影響だけでなく、下層大気からの影響を調べることも必須である。本研究はひさき宇宙望遠鏡および複数の火星探査機の観測データを用い、ダストストームや大気波動が火星超高層大気成分の総量、分布、流出量へ及ぼす影響を調べる。これにより、ダストストーム及び大気波動が火星の大気流出へ果たす役割を解明する。まず、今年度は投稿中であった論文（ひさき衛星がダストストーム中に観測した火星超高層大気中の水素原子と酸素原子の総量の周期変動と下層大気中の大気波動の関連性を示唆する論文）が国際学術誌Nature Communicationsに受理され、出版された。これに加え、ひさき衛星の火星観測と同時期の火星探査機MAVENのイオン質量分析器のデータを解析し、下層大気で発生するダストストームや大気波動の電離圏への影響を調べた。その結果、電離圏中のプラズマにも大気波動と類似した特徴的周期性が現れることがわかった。これは火星熱圏中の二酸化炭素分子や酸素原子などが周期的な化学反応によって生成・消失する効果が電離圏プラズマの生成・消失にも影響が及んでいることを示唆している。本研究内容は論文としてまとめ、現在投稿準備中である。

現在の火星は寒冷かつ乾燥した気候で、表面に液体の水は存在していない。しかし、近年の探査で得られた地形的特徴から、過去の火星は温暖で表面に液体の水が存在したと考えられている。これまで、過去に存在した水を除去する機構の一つとして大気の宇宙空間への流出が重要視され、太陽風が駆動する大気流出機構についての理解が進んできた。一方、近年の観測により、火星超高層大気の動力学はダストストームや大気波動という下層大気で発生する現象と大きく関連していることがわかってきた。そのため、火星からの大気流出機構を理解するためには、太陽風の影響だけでなく、下層大気からの影響を調べることも必須である。本研究はひさき宇宙望遠鏡および複数の火星探査機の観測データを用い、ダストストームや大気波動が火星超高層大気成分の総量、分布、流出量へ及ぼす影響を調べる。これにより、ダストストーム及び大気波動が火星の大気流出へ果たす役割を解明する。まず、今年度は投稿中であった論文（ひさき衛星がダストストーム中に観測した火星超高層大気中の水素原子と酸素原子の総量の周期変動と下層大気中の大気波動の関連性を示唆する論文）が国際学術誌Nature Communicationsに受理され、出版された。これに加え、ひさき衛星の火星観測と同時期の火星探査機MAVENのイオン質量分析器のデータを解析し、下層大気で発生するダストストームや大気波動の電離圏への影響を調べた。その結果、電離圏中のプラズマにも大気波動と類似した特徴的周期性が現れることがわかった。これは火星熱圏中の二酸化炭素分子や酸素原子などが周期的な化学反応によって生成・消失する効果が電離圏プラズマの生成・消失にも影響が及んでいることを示唆している。本研究内容は論文としてまとめ、現在投稿準備中である。