地球上では、十分な量の水滴が空気から凝縮すると雲が形成されます。そして、それらの液滴は、形成するために凝縮核と呼ばれるほこりや海塩の小さな点が必要です。地球の大気では、これらの小さなほこりのほこりが大気中に高く浮かび上がり、そこで雲が形成されます。しかし、火星では?
火星には別のことが起こっています。
惑星の科学者たちは、火星の中層大気の雲を長い間観察してきました。中層大気は地表から約30 km(18マイル)上から始まります。しかし科学者たちは、大気のその部分にそれらの雲に種をまくのに必要な塵の粒子を観察したことがありません。
新しい研究によると、隕石は雲の形成を誘発する役割を果たすという。
「雲はそれ自体で形成されるだけではありません」と、CUボルダーの大気圏物理学研究所の大学院生であり、この論文の筆頭著者であるビクトリアハートウィック氏は述べています。 「彼らは彼らが凝縮できる何かを必要としています。」
毎日、約3トンの塵が火星の大気に入ります。ほこりは約80〜90 km(50〜56マイル)の高度で流星から除去されます。その一部は再凝集して、凝縮核として機能するのに十分な大きさの粒子になります。研究によると、水氷雲がそれらの核に形成され、火星の中層大気で観測された雲を作成します。
この研究の鍵は、NASAのMAVEN(火星大気および揮発性進化)宇宙船からのものです。 MAVENは、火星大気の高層に広がる流星の塵を検出しました。論文によると、これは「標高の低いところに落ち着く気象の煙粒子の継続的な供給を示唆しています」。
ハートウィックと彼女のチームは、火星の大気のコンピューターシミュレーションに目を向け、この高高度の流星の塵が雲の形成にどのような役割を果たしているかを調べました。シミュレーションは、火星の大気の流れと乱流を模倣するように設計されました。
この3トンの惑星間塵が含まれるようになると、シミュレーションにより、科学者が観測したところに雲が現れるようになりました。モデルはこれまでにそれを示したことはありませんでした。
「私たちのモデルは、これまでこれらの高度で雲を形成することができませんでした」とハートウィックはプレスリリースで述べました。 「しかし、今はすべて揃っており、適切な場所にいるようです。」
もちろん、火星では、雲は大きく異なります。積乱雲のような地球の雲は、雷雲やアンビル雲としても知られていますが、気候や天候との関連性は明らかですが、火星の雲は異なります。彼らは氷の結晶の薄い、ささやきのコレクションとして形成します。しかし、それは彼らが火星の気候で役割を果たさないという意味ではありません。
研究は、これらのささやく火星の中間大気雲が気候に大きな影響を与える可能性があることを示しました。火星の雲により、高高度の気温が摂氏10度(華氏18度)上下する可能性があります。
この研究では、単なる雲の形成よりもさらに広範な結果が得られます。シミュレーションはまた、気象ダストが極地フード雲を大気中に高く到達させることを示しました。また、季節的なハドレー細胞が弱まっていることも示しています。
ハドレーセルが火星で果たす役割のため、これは重要です。ハドレーセルは、空気が赤道で暖められて上昇する大気循環の低緯度パターンです。暖かい空気は極に向かって推進され、移動するにつれて冷やされて下降します。したがって、これらの流星塵に触発された雲がハドリー細胞を弱めている場合、その3トンの塵が気候に特大の影響を及ぼしています。
この研究の3人の著者の1人であるブライアントゥーンも、コロラド大学の大気海洋科学部(ATOC)の出身です。彼はこの研究が火星の過去の気候、そして惑星がその表面に液体の水をどのように持っていたかへの窓を開くと考えています。
「ますます多くの気候モデルが、川がその表面を横切って流れていて、生命が発生したかもしれない火星の古代の気候が高高度の雲によって暖められたことを発見しています」とトゥーンは言いました。 「この発見は、火星を暖めるためのそのアイデアの主要な部分になると思われます。」
私たちは惑星の天気を日光以外の大部分が内部のシステムと考える傾向があります。しかし、この研究は、惑星の環境(太陽系自体)での出来事が天候に大きな影響を与える可能性があることを示しています。
「私たちは地球、火星、その他の天体を自分たちの気候を決定するこれらの本当に自給自足の惑星であると考えることに慣れています」とハートウィックは言いました。 「しかし、気候は周囲の太陽系から独立していません。」
この論文は、「惑星間塵粒子によって制御される火星での高高度水氷雲の形成」と呼ばれています。著者は、バージニア州のハンプトン大学のVictoria Hartwick、Brian Toon、Nicholas Heavensです。この論文はNature Geoscienceに掲載されました。
出典:
- プレスリリース:流星は火星の雲の形成を助ける
- 研究論文:惑星間ダスト粒子によって制御された火星上の高高度水氷雲形成
- アリゾナ州立大学:火星風
- スペースマガジン:Cirrus Cloudsは初期の火星を暖かく湿らせておくのに役立ちましたか?