大規模な太陽嵐が火星の大気にどのような影響を与えたのか

まとめ

• 5月には太陽からの極端なコロナ質量放出（CME）が火星を直撃し、前例のないデータが得られた。
• ESA (マーズ エクスプレス、トレース ガス オービター) と NASA (MAVEN、キュリオシティ) の探査機がこの現象を同時に監視しました。
• 粒子が火星の大気の上層と相互作用するにつれて、全球的なオーロラが紫外線スペクトルに記録されました。
• 地球表面の放射線レベルは胸部X線検査30回分に相当する記録的な高さに達した。
• この現象は火星の大気の大幅な膨張を引き起こし、火星のガスが宇宙に失われるメカニズムの証拠を与えた。

火星の極端な太陽嵐の原因は何だったのか

火星を襲った最近の激しい太陽嵐は、記録的なレベルの表面放射線と地球規模の紫外線オーロラの発生を引き起こしました。 ESA探査機からのデータと、 NASA これらは激しい大気の膨張を明らかにし、火星の大気の歴史的喪失を理解し、将来の宇宙飛行士に対する最低限の保護要件を決定するための重要な手がかりを提供します。

宇宙機関やネイチャーなどの研究雑誌が発表した最近の分析とデータは、太陽系で最近記録された最も暴力的な宇宙現象の一つに光を当てています。太陽は現在の周期の太陽極大期を迎えており、非常に強力な太陽フレアとコロナ質量放出（CME）を引き起こしています。このようなプラズマと磁場の波が火星に向けられると、衛星と地上ロボットの艦隊全体が警戒態勢に置かれました。

この現象の観察は、機器のまれな位置調整と協調操作のおかげで可能になりました。欧州宇宙機関 (ESA) の側では、マーズ エクスプレス衛星とエクソマーズ トレース ガス オービター (TGO) 衛星が軌道からデータを収集しました。同時に、NASA の MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) 探査機と地表探査車キュリオシティが独自の特殊な機器を使用して衝撃を記録しました。

放射線の危険性: 地表からの測定

最も重要な発見の 1 つは、ゲイル クレーターにある探査車キュリオシティの放射線評価検出器 (RAD) から得られたものです。嵐のピーク時に、この機器は 8,100 マイクログレイのエネルギーを記録しました。大きさを考慮すると、この放射線量は一度に 30 枚の胸部 X 線撮影に相当します。直ちに致死的ではありませんが、そのような用量は癌や他の細胞損傷の可能性を劇的に増加させます。

この数値は、キュリオシティが火星に12年間滞在中に測定した最高の放射線値として記録されています。この惑星には地球のような全磁場や高密度の大気が存在しないため、太陽エネルギーの粒子はほとんど妨げられることなく表面に衝突します。ヨーロッパの衛星を含む宇宙船のナビゲーションカメラは、荷電粒子がカメラのセンサーに直接衝突した結果、白い点（画像データでは「雪」）で埋め尽くされました。

全球オーロラと大気の膨張

地球上では、オーロラは強い双極子磁場のせいでほとんどが極付近に限定されています。火星では、この磁場が存在しないということは、エネルギーのある電子があらゆる点から大気中に侵入することを意味します。イベント中、MAVEN のイメージング紫外分光器 (IUVS) 機器は、巨大な全球オーロラを記録しました。紫外線スペクトルで発光するため人間の目には見えませんが、この現象は地球の太陽に面する半球全体を覆いました。

同時に、火星の大気によって吸収されたエネルギーは物理的な影響を及ぼしました。惑星のガス状の外皮が突然加熱されて膨張しました。これは大気膨張として知られるプロセスです。この現象により、上層大気の密度が一時的に増加しました。 MAVEN や Trace Gas Orbiter のような低軌道衛星の場合、この膨らみは大気抵抗の増加につながり、ESA と NASA の管制センターの技術者は微小修正がないか探査機の軌道を注意深く監視する必要があります。

地球の過去を垣間見る

の 観察 このイベントの目的は、単に宇宙天気を記録するだけではありません。科学者らは、地球の大気の100分の1である火星の大気の現在の状態は、何十億年にもわたって太陽風と太陽嵐が継続的に衝突しているためだと考えている。

太陽嵐からの粒子が火星の大気中の分子と衝突すると、火星の重力から逃れるために十分なエネルギーが分子に与えられます。最近の嵐の際の宇宙へのガスの現在の膨張と損失を追跡することで、研究者は、火星がどのようにして表面に濃い大気とおそらく液体の水を持つ惑星から、今日私たちが知っている凍った乾燥した砂漠にどのように移行したかについてのより正確なモデルを開発することができます。

テックギアの見解

この極端な太陽活動を記録することは、地球の野心的な植民地化計画に対する厳密で経験的な「現実性チェック」として機能します。 空間。産業界は重量物運搬ロケットや着陸システムの開発に重点を置いていますが、火星に人類が存在することに対する本当の長期的な障害は放射線被ばくです。

Curiosity が記録した 8,100 マイクログレイは、従来のスーツや単純な表面調整では十分ではないことを明確に示しています。このような現象（太陽活動極大期など予測不能な現象が発生することも多い）の際に宇宙飛行士が生き残るには、地下深く（溶岩洞など）に避難所を作るか、遮水材を広範囲に使用するなどの解決策が必要となる。

ESA と NASA のミッションからのデータは非常に貴重であり、ロマンチックな探査の物語を厳格な工学的保護要件に変換します。