高分散分光観測による微量組成成分を軸とした火星大気研究

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火星における生命活動の制約につながる大気分子メタン循環及び水蒸気循環を解明することが本研究の主目的である。本研究では, (1)火星周回衛星搭載赤外フーリエ分光計(PFS)のデータ解析, (2)すばる望遠鏡を用いた地上望遠鏡観測, 及び(3)超高波長分解能中間赤外レーザーヘテロダイン分光計の開発・観測の3つの手法で研究を進めてきた。(1)においては、メタンの酸化消失を起こす大気酸化成分H202の検出・季節変動の導出に衛星観測データを用いて初めて成功した。得られた季節変動からメタンの大気での酸化消失への寄与は少ない事を示し、地表強い固体酸化があることを示唆した。同内容は国際専門雑誌に投稿され、現在改訂中である。また、将来のPFSリムモード観測データ解析に向けて必須となる大気放射伝達計算コードを開発・評価を行った。(2)においては、近赤外分光計を用いて、北半球春・夏の水蒸気同位体分布を調べた。同位体は水分子の凝結・昇華で変化することが知られているため、相変化の指標となる。北半球春の観測から、極冠の縁で昇華した水蒸気が凝結し氷雲や季節極冠を形成していく様子を捉えた。また、北半球夏の観測から、極冠全体が昇華していく様子を捉えた。さらに、低緯度領域では同位体比が極域ほど変動しないことを示した。同内容は国際学会で発表され、国際専門雑誌に投稿する準備が完了しつつある。(3)においては, 火星のメタンや水蒸気を十分に分解できる波長分解能10^7が達成され、測器の開発に成功した。東北大・ハワイ望遠鏡の建設遅延のため火星大気成分の連続観測モニターは来年度から実施される見込みである。