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火星の砂塵旋風は火星の表面に発生する対流性の大気渦である。NASAのバイキング探査機が報告したデータから発見され、その後のミッションでは周回衛星や表面探査車によって撮影された。
火星の砂塵旋風は、その形状や外見は地球の砂塵旋風に似ていますが、地球のものより何倍も大きいことがあります。砂塵旋風は探査車やその他の技術に脅威を与えるほど強力ですが、[1]記録されている遭遇の中には、実際に探査車から塵を掃き出すという恩恵を受けたものもあります。
観察
火星に砂嵐が存在することは、 1980年代初頭のバイキング探査機のデータ分析によって確認された。バイキング探査機からの写真には、砂嵐が原因と思われる火星表面の軌跡が写っており、着陸機の気象計器のデータでは対流渦がその原因であることが確認された。[2]マリナー9号が以前に撮影した軌道写真にも、当初はセイフ砂丘の尾根だと考えられていた表面の線が写っていたが、バイキングのデータに基づくと砂嵐の軌跡であることも示された。[3]
それ以来、火星の砂塵旋風は、周回衛星と火星表面の探査車の両方によって検出され、写真に撮られてきました。マーズ・パスファインダー探査車は、気圧データを通じて79の対流渦を検出し、広角カメラでいくつかの砂塵旋風を撮影しました。[2] 2016年11月7日、火星南半球でのマーズ・オービター・ミッションによる1回の観測で、高さ0.5〜1.9キロメートル（0.31〜1.18マイル）の砂塵旋風5つが撮影されました。 [4] 2021年9月27日、パーサヴィアランス探査車は火星の砂塵旋風に直接遭遇し、通過する砂塵旋風の音を撮影して記録しました。これは火星探査史上初の観測となりました。[5]
パーサヴィアランス・ローバーは2023年8月30日に遠くで非常に高い砂塵旋風を記録した。それは約2.5マイル（4キロメートル）離れており、約12mph（19km/h）で東から西に移動していた。その幅は約200フィート（60メートル）だった。カメラのフレームには砂塵旋風の底部387フィート（118メートル）しか見えなかったが、科学者たちはその影の長さに基づいてその全高を約1.2マイル（2キロメートル）と推定した[6]。これは地球上の平均的な竜巻よりも高い。[7]
形成と特徴
火星の砂塵旋風は、地球の砂塵旋風と同じ基本的なメカニズムで発生する。具体的には、太陽エネルギーが火星の表面を加熱し、地表近くの暖かい空気が上空の冷たい空気を通って上昇し、上昇気流が発生する。次に水平風が回転を引き起こし、渦を形成する。表面の物質が渦を通り抜けて持ち上げられることで、目に見える砂塵旋風が発生する。しかし、平均すると、火星の砂塵旋風は地球の砂塵旋風の約3倍の大きさである。最大の渦は、高さ8キロメートル、幅700メートルに達し、25分以上続くことがある。[8] [9]火星の砂塵旋風の高さが高いのは、地球よりも平均して数キロメートル厚い惑星境界層によるものと考えられる。[10]
火星では砂塵旋風が非常に頻繁に発生します。ある研究チームは、火星の表面積1平方キロメートルあたり1日あたり1回の砂塵旋風の発生率を計算しました。 [11]
地球と同様に、砂嵐は一年のうち暖かい時期に発生します。研究により、季節的な活動は予測可能であり、火星の春分直前に活動が急激に増加し、真夏にピークを迎え、秋分以降に減少することが明らかになりました。アマゾニス平原は、火星で最も砂嵐の活動が起こりやすい地域として特定されています。[12]
砂嵐は火星の気候に重要な役割を果たしていると考えられている。砂嵐は大量の表面物質を地上より高く持ち上げ、火星の大気中の塵の30%を占めていると考えられており、温暖化効果を生み出し、大気中の水蒸気量を調節している。砂嵐によって表土の下層、暗い色の層が露出すると、表面のアルベドが変化し、地域の気候が変化する可能性がある。[10]
大規模な砂塵旋風は地球からの機器に危険を及ぼす可能性がある。[1]しかし、いくつかの渦は有益な効果をもたらした。2005年、スピリット探査車は砂塵旋風に直接遭遇し、探査車の太陽電池パネルに蓄積した塵を吹き飛ばし、電力レベルを劇的に増加させ、研究の生産性を高めた。[13]また、オポチュニティ探査車とソジャーナ探査車は、予期せぬ突然の出力回復を定期的に経験し、運用寿命を大幅に延ばした。これらの回復の原因は砂塵旋風であると疑われた。[10]
トラック
火星の砂塵旋風が残す跡は、暗く糸状の外観が特徴ですが、より明るい色の跡も観測されています。[14]砂塵旋風のパターンは、火星の砂塵旋風の行動に関するいくつかの注目すべき傾向を示しています。 道は直線または曲線になる傾向があり、長さは最大75キロメートルになることがあります。 跡は一般的に両半球で東から西に走っていますが、北半球では北東から南西の方向を示すことがよくあります。[3]
表面写真撮影により、砂嵐やその他の現象により軌跡が頻繁に消去され、まったく新しいパターンが形成されるため、軌跡パターンは非常に一時的なものであることが明らかになっています。 [15]
参照
参考文献
- ^ ab ピーター・スミス、ニルトン・レンノ（2001年6月6日）。「火星探査の可能性に向けて地球のダストデビルを研究」。UniSci News。2012年4月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年12月1日閲覧。
- ^ ab Ringrose, TJ; Towner , MC; Zarnecki, JC (2003). 「Viking Lander 1 and 2 revisited: the characterisation and detection of Martian dust devils」(PDF)。第 6 回国際火星会議: 3017。Bibcode :2003mars.conf.3017R – Lunar and Planetary Institute 経由。
- ^ ab Grant, John A.; Schultz, Peter H. (1985 年 10 月 11 日). 「火星に竜巻のような痕跡がある可能性」. Science . 237 (4187): 883–885. doi :10.1126/science.237.4817.883. JSTOR 1699893. PMID 17771377. S2CID 38437445.
- ^ Singh, Ramdayal; Arya, AS (2019年1月29日). 「火星探査機搭載の火星カラーカメラで観測された火星のダストデビル」(PDF) 。 2019年2月19日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2019年2月19日閲覧。
- ^ 「NASAのパーセベランスが火星の砂塵旋風を記録」NASA火星2022年12月13日2023年7月10日閲覧。
- ^ 「火星の旋風が『ソロフェア』を襲う」ジェット推進研究所。
- ^ 「竜巻の高さはどれくらいですか？」2023年2月23日。
- ^ 「火星のダストデビルの活動」欧州宇宙機関2021年2月22日2023年7月10日閲覧。
- ^ Reiss, D.; Zanetti, M.; Neukum, G. (2011年9月). 「高解像度ステレオカメラ(HRSC)と火星探査機カメラ(MOC)による火星の同一の活発なダストデビルの多時期観測」. Icarus . 215 (1): 358–369. doi :10.1016/j.icarus.2011.06.011. ISSN 0019-1035.
- ^ abc ローレンツ、ラルフ・D. (2020年7月). 「火星のダストデビル」. Physics Today . 73 (7): 62–63. Bibcode :2020PhT....73g..62L. doi : 10.1063/PT.3.4531 . S2CID 225606274.
- ^ ジャクソン、ブライアン、ローレンツ、ラルフ、デイビス、カラン（2018年1月1日）。「ダストデビルの圧力時系列調査における構造と回復統計を関連付けるためのフレームワーク」。イカロス。299 ：166–174。arXiv：1708.00484。doi ：10.1016 /j.icarus.2017.07.027 。
- ^ Fenton, Lori K.; Lorenz, Ralph (2016年11月1日). 「火星の惑星境界層の厚さに対するダストデビルの高さと間隔」. Icarus . 260 : 246–262. doi :10.1016/j.icarus.2015.07.028.
- ^ David, Leonard (2005 年 3 月 12 日)。「Spirit Gets A Dust Devil Once-Over」。Space.com。2006年12 月 1 日閲覧。
- ^ イカロス、デニス（2010年9月24日）。「火星のダストデビルの謎、地球上で解決」。Wired 。 2016年11月30日閲覧。
- ^ Atwood-Stone、Corwin (2013 年 3 月 23 日)。「火星の砂丘におけるダストデビルの軌跡と斜面の筋」。HiRISE 。アリゾナ大学。
