火星は夜になると発光して脈動する!?ミステリアスな現象を解明

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赤道付近での発光(左)、極地での発光(右)/Credit: LASP

2005年に初確認されたのミステリアスな発光現象。

その詳しいメカニズムが、2014年から続くNASAの探査機・MAVENのデータから明らかになってきました。

この現象は、太陽が沈む日没後に毎日発生し始め、オーロラのようにの広い範囲を覆うように揺らめきます。

調査の結果、発光には窒素と酸素の結びつきによる一酸化窒素の生成が関係していたようです。

研究は、米・コロラド大学ボルダー校により報告されています。

発光のメカニズムが判明!正体は「一酸化窒素」

MAVENは、2014年以来、1日に5回、紫外線分光器を使ったの撮影を続けています。研究チームは、そのデータをもとに初めて発光現象のメカニズムを突き止めることに成功しました。

そのプロセスは以下の通りです。

まず、日中の太陽光によって、大気中のCO2、O2、N2が分裂し、窒素(N)と酸素(O)原子が作られます(下図1)。それらが上空の大気流に乗っての夜側に移動(下図2)。

夜側に向かうにつれて気温が急落し、窒素と酸素を含む大気流の高度が、高域と低域の間の中間層まで下がります。この中間層で、窒素と酸素が結合して一酸化窒素が作られ、それが紫外線を放って光となっていたのです(下図3)。

Credit: LASP

こうした光を「大気光(Nightglow)」と呼びます。

窒素と酸素が結びつく同様の大気光は、金星でも確認されていますが、金星は近赤外線であるのに対し、は紫外線の形で発光します。

そのため、これらの大気光は、地球のオーロラのように肉眼で見ることはできません。

春・秋だけ一晩に3回脈動していた

の大気光の大半は、高度70キロ付近で生じていました。最も明るいスポットでは、水平方向に約1000キロほど広がっています。

明度は、地球の北極圏で発生するオーロラと同等ですが、大気流に乗っているため時速300キロというスピードで移動しています。

また、大気光は、春と秋の期間だけ一晩に決まって3回、脈動現象を起こしていました。これは季節ごとに変動するの大気流の動きに関係するものと思われます。

もうひとつの驚くべき発見は、の緯度0、経度0の地点でのみ持続的な発光スポットが存在したことです。

これに関してはまだ正体不明で、現段階では、その場所特有の地形や大気流によるものと推測されています。

研究チームは、今後も調査を継続し、全体の大気の動き、季節による大気中の変化、発光と地形との関連性などを解明していく予定です。

 

研究の詳細は、「Journal of Geophysical Research」に掲載されています。

Imaging of Martian Circulation Patterns and Atmospheric Tides Through MAVEN/IUVS Nightglow Observations
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JA027318

かつて火星には土星のような「輪っか」があった

reference: sciencealertsci-news / written by くらのすけ
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