火星の北極氷は予想より圧倒的に「清潔」だった
火星の北極の水氷に含まれるダストの量が、従来の科学的見積もりよりはるかに少ないことが新たな研究によって明らかになった。npj Space Explorationに掲載された研究論文で、研究チームは北極圏の水氷表層に含まれるダストの質量比が約3パーセントに留まると報告した。これは過去の研究モデルが想定していた25パーセントという数値を大きく下回るものである。
火星の北極氷帽は赤い惑星を象徴する地形であり、将来の有人ミッションにおける水資源の供給源として、また火星の過去の気候を解明する手がかりとして注目されている。しかし科学界では、この氷帽内の氷とダストの関係について、特にダストが全体に占める割合をめぐって議論が続いていた。
衛星データと新しい計測方法
研究チームは地球における氷・ダスト研究と同様の手法を用いて計算をやり直した。その際、複数の観測機器から得られたデータとモデリングを組み合わせている。使用された機器には、OMEGA（Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité）分光計、火星用コンパクト偵察画像分光計（CRISM）、運用を終了したフェニックス・ランダーに搭載されていた表面ステレオイメージャー（SSI）が含まれる。
ワシントン大学応用物理学研究所の上級研究科学者であるアディティア・クラー博士は、研究の知見について次のように述べている。季節による明るさの変化を観察することで、火星の冬季に形成される相対的にダストの多い霜と、夏季に露出する清潔でより古い氷の存在を特定できたという。実際には、氷の表層はダスト層により薄く覆われ、その下層がさらに古い氷となる多層構造になっているという。
火星の不安定な自転と過去の気候変動
この研究成果は現在の氷・ダスト構造の理解だけに留まらない。火星の過去の気候環境を推し量る上で重要な意味を持つ。地球の場合、月の重力的影響により自転軸の傾きが安定し、約41000年周期で22度から24.5度の間を微かに変動するに過ぎない。これに対して火星には安定化をもたらす衛星が存在しない。火星の自転軸は100000年から1000000年という長期間にわたって、15度から35度の間で大きく変動するのである。
このような自転軸の変動は火星の気候に劇的な影響をもたらす。自転軸の傾きが小さい時期（15度）には、極地への太陽光が減少するため、極氷が赤道近くまで拡大する。反対に傾きが大きい時期（35度以上）には、極氷が縮小し、時には完全に消滅して他の地表位置に再形成される。こうした変動の際、氷層の下に埋もれていたダストが大気中に放出され、その後北緯地域に再び堆積して、複雑な氷・ダスト混合層を形成する。今回の研究により、このような層構造の分析が火星の気候史の解明にいかに重要であるかが強調されている。
出典: Universe Today
