科学者らの最新の観察により、火星の北極の極渦で異常かつ神秘的なオゾンの急増があることが発見されました。冬には、この地域の気温は渦の外よりもはるかに低く、極夜により異常に高いオゾン濃度が生成されます。科学研究チームは最近、火星の北極にある極渦の冬季観測を実施した。その結果、地表から高度約30キロメートルまでの極渦内部の温度は、渦の外側に比べて摂氏約40度低いことが示された。北極では長時間太陽光が当たらないため極寒となり、大気中の少量の水蒸気が凝結して氷床に堆積します。
この火星の北極の地図は、欧州宇宙機関の「マーズ・エクスプレス」探査機によって撮影された画像から合成され、NASAの引退した「マーズ・グローバル・サーベイヤー」ミッションによって搭載された火星周回レーザー高度計からの地形データと組み合わされた。画像出典: ESA/DLR/FU ベルリン/NASA MGS MOLA 科学チーム
この変化は火星の大気の化学プロセスに大きな影響を与えました。通常、オゾンは水蒸気が紫外線によって生成された分子と相互作用するときに分解されます。しかし、水蒸気が消えると、この分解プロセスは停止し、オゾンが極渦に急速に蓄積します。
オックスフォード大学のケビン・オルセン博士は、ヘルシンキで開催された2025年EPSC-DPS共同会議で、「地表から高度30キロメートルまでの極渦内の温度は、外気より約40度低い。この極度の低温では、大気中の水蒸気が凝結して沈殿し、水蒸気が不足するとオゾンが大量に蓄積することになる。」と述べた。
オゾンは反応性の高い酸素の一種であり、火星の大気中の化学反応の速度を示す重要な指標です。オルセン氏は、「オゾンの含有量とその変化を理解することで、火星の大気の進化や、かつて火星に地球のような保護オゾン層があったのかどうかをさらに理解できるようになる」と付け加えた。欧州宇宙機関は、火星の古代生命の痕跡の探索に焦点を当てて、2028年に探査車ExoMarsロザリンド・フランクリンを打ち上げる予定だ。もし火星に紫外線を防ぐオゾン層があったなら、数十億年前の火星に生命が存在していた可能性はもっと高かったでしょう。
火星の極渦は火星の季節変化の産物であり、その回転軸は 25.2 度傾いています。北半球では夏の終わりに、北極の上に極渦が形成され、春まで続きます。
温度測定図は、北極の渦の内側の温度 (黄色の線でマークされた領域) が渦の外側の温度より 40 ℃ 低いことを示しています。画像クレジット: Kevin Olson (オックスフォード大学) 他
地球では、不安定性のために極渦が時々南に移動し、中緯度に寒さをもたらします。火星の極渦は時々形を変え、位置を移動するため、科学者はその内部構造を覗き見ることができます。
オルセン教授は、「火星の北極では冬に極夜の状態が見られるが、これは地球の冬に似ており、観察するのは非常に難しい。渦の内側と外側の温度と組成の違いを測定することで、極夜のオゾン急増の秘密を解明できるだろう」と述べた。
オルセン氏のチームは、ESAのExoMars Trace Gas Orbiterと大気化学スイート（ACS）を使用して、地球の反対側から大気中を通過する太陽光の波長を分析し、大気分子の性質と高さを推測した。しかし、北極の極夜には太陽が全く昇らないため、従来の方法は機能せず、極渦が変形する短期的なチャンスしか掴めません。
この目的のために、オルセン氏はまた、NASA の火星偵察周回機の火星気候探査機を参考にして、温度の急激な低下によって極渦に入ったかどうかを判断しました。 ACSと気候測定器のデータを比較すると、極渦内部の大気は外部とは大きく異なっていることがわかり、火星の極夜の大気の化学変化やオゾン蓄積メカニズムを研究するための貴重な手がかりとなる。
/ScitechDaily から編集