隕石の煙が火星に雲を作る鍵となるかもしれない

火星の雲は、地球の雲ほど荘厳ではないが、そもそも火星が雲を作ることができるという事実自体が驚くべきことだ。火星は小さく、冷たく、ひどく乾燥した赤い岩石で、おそらく数十億年前のより暖かく湿潤な世界とはかけ離れている。火星の大気は地球のわずか1パーセントの厚さしかない。科学者たちは、火星がこれほど多くの困難にもかかわらず、雲を作り続けることができる理由をずっと理解しようとしてきた。

赤い惑星にはちょっとした秘密が隠されていたことが判明した。今週ネイチャー・ジオサイエンス誌に発表された新たな研究結果で、科学者グループは隕石の衝突が火星の雲形成の鍵となる可能性があると示唆している。

「火星の雲は極めて希薄です」と、コロラド大学ボルダー校の研究助手で、この新しい研究の筆頭著者であるビクトリア・ハートウィック氏は言う。火星の雲は、地球上空に漂う雲と同じように水の氷でできている。水滴が粒子（多くの場合、海塩、煙、または何らかの汚染物質）の上で凝結し、小さな氷核を形成し、それがさらに凝結を積み重ねていく。火星の表面から舞い上がった鉱物の塵が、これらの雲を形成する唯一の粒子であると長い間考えられてきた。

「問題はそこから始まった」とハートウィック氏は言う。火星の風が塵を約12マイル上空まで吹き上げることは容易に想像できる。しかし雲は最大30マイルほどの地層で定期的に形成される。

これがどのように起こるのかを知る手がかりは、実は地球から得られる。火星の雲に最も近いものは、夜光雲を含む薄くて薄い高高度の雲だ。「地球上のこれらの雲は日没直後の空でとても美しく、夜光雲と呼ばれるのはそのためです」と、同じくコロラド大学ボルダー校の研究共著者であるブレイン・トゥーン氏は言う。「ビクトリアは、地球上のこれらの雲が流れ星となって大気圏で燃え尽きた隕石の残骸の上に形成されることを知っていました。」

その破片の正式名称は実に金属的です。流星煙、つまり大気圏を突き抜けた流星から発生した惑星間塵粒子の燃え尽きた副産物です。「煙の粒子は信じられないほど小さく、おそらく原子の10倍の大きさです」とトゥーン氏は言います。「しかし、流れ星1つにつき、煙の粒子はたくさん存在します。」

火星は隕石の訪問者にとって珍しい場所ではない。火星の大気を調査し、なぜ火星の大気が消えたのかを解明する任務を負っているNASAのMAVEN探査機は、結果として生じた氷の粒子が火星の大気圏に残る可能性があることを以前に発見した。火星では、隕石の煙から発生する塵の粒子が毎日約2.2～3.3トン大気圏に降り注いでいる。

「私たちは、この高高度の氷核の源をモデルに追加して、観測された中層大気の水氷雲場を再現できるかどうかを確認したかったのです」とハートウィック氏は言う。

ハートウィック氏と彼女のチームは、火星の雲の形成に関する一連のコンピューターシミュレーションを実行し、隕石の煙を考慮に入れると、何度も観測されているような中層大気の雲場が形成されることを発見した。この方程式にさらに隕石を加えると、結果として生じる粒子が、上空18マイルをはるかに超える高度で氷核を形成するための種となる。

今のところ、季節やその他の変化による変動があるかどうかは明らかではない。ハートウィック氏と彼女のチームは、彗星の接近のような出来事がおそらくより多くの塵を惑星に運び、より多くの雲の形成を促すのではないかと考えている。赤い惑星の大気中の雲は60マイル以上の高度で観測されているが（肉眼ではほとんど見えない）、流星の煙がそのような高高度での雲形成の原動力であるかどうかは明らかではない。これらすべてについて、まだ多くの調査が必要である。

しかし、全体として、この発見は、火星の天候と気候システムを支配する上で外部変数がいかに重要であるかを明らかにするのに役立つ。人類が火星を訪れ、いつかそこに居住地を置くというより本格的な計画を進めている今、これは非常に興味深い分野だ。たとえば、高高度の雲は、初期の火星の気候を温暖化させたことがいくつかのモデルで示されている。「太陽系の歴史の初期には、隕石の流量はより高かったはずなので、この方法による雲の形成はより一般的で、潜在的に重要だった可能性がある」とハートウィックは言う。

トゥーン氏は、過去に高高度雲が多かったことが、数十億年前、火星が現在よりも寒かったはずの時代に（太陽が実際は今より暗かったため）、火星の川の谷がどのようにして形成されたのかを説明できるのではないかと考えている。高高度雲は形成に苦労したはずなので、この理論には異論がないわけではないが、中間層の雲がどのように形成されるかに関するこの最新の理解は、大気のより高層にも当てはまるかもしれない。

未来のテラフォーマーは覚えておいてほしい。ハートウィック氏は「中間大気に形成される雲が惑星の温度を氷点以上に温める可能性がある」と述べ、火星を再び居住可能な場所にすることに興味を持つ人にとっては非常に興味深い見通しだ。雲のように一時的なものがそれほど大きな問題になるとは信じがたいが、科学のほとんどのことと同様に、小さなことを無視するのは決して得策ではない。