火星の上層大気に運ばれた水は原子状水素に変換されますが、それは非常に軽いため宇宙空間に失われます。このプロセスは、何十億年もの間、火星の水の損失を引き起こした可能性があります。科学者たちはそれが閉じ込められていると信じていた下層大気で以前に水が検出されていましたが、これはチームを驚かせた上層大気での最初の検出です。
「私たちは、水が上層大気まで届くことを知りませんでした。そのため、この水の上向きの輸送が、水素を宇宙に逃がし、火星から失われた水にとってどれほど重要かを知りませんでした」とストーン氏は説明します。大気中のより高い水は、火星の表面近くで起こるよりもはるかに急速に分解される. 「上層大気に到達した水は、約 4 時間で破壊されます。この水の破壊は、この破壊の生成物のほとんどが地表に向かって下向きに輸送される中層大気では 10 倍遅くなります。」
ライジング ダンプ:水はどのようにして火星の上層大気に到達するのか?
ストーン氏によると、どのようなプロセスが水を火星の上層大気に持ち上げているのかはまだわかっていませんが、彼らの研究により、この現象の主要な役割を果たしている可能性があるいくつかの良い手がかりが得られました.
「上層大気の水の存在量には季節的な傾向が見られます」と惑星化学者は言います。 「南半球の夏の間、上層大気の水量は最大になります。北半球の夏の間、上層大気の水の存在量は最小ですが、それでも重要です。」
Stone 氏は、この季節的な傾向は 2 つのことが原因であると説明しています。まず、南の夏の間、火星は火星の残りの年よりも太陽に近くなります。第二に、これは火星の砂塵嵐の季節でもあります。彼は次のように付け加えています。「太陽に比較的近いことと砂塵嵐の両方が大気中の加熱につながり、それによって上層大気への水の輸送が増加します。」
研究者は、2018 年に発生した大規模な火星の砂塵嵐が、上層大気の水に大きく寄与していると指摘しています。嵐は、2018 年 5 月 30 日に NASA のマーズ リコネサンス オービター (MRO) によって最初に発見され、その年の 6 月までに、惑星を含むイベントに成長しました。
「ダスト ストームは、上層大気への突然の水しぶきをもたらします。2018 年の世界的なダスト ストームの間、上層大気中の水の存在量は、公称の季節的な存在量と比較して 20 倍に増加します」とストーンは言います。 「火星の年間687日ごとに発生する地域的な砂塵嵐の際には、より小さな水位の上昇が観測されます。地球規模の嵐は地球の 10 年に 1 回程度発生します。」
チームは、惑星科学者がハイグロポーズと呼ぶものを超えて水が上向きに移動していると考えています. 「これは、私たちや他の科学者が発見したように、火星の湿度圏界面は、地球の湿度圏界面ほど効率的に水を地表近くに閉じ込めることができないためです」とストーン氏は言います。 「火星の湿度休止は、暖かすぎるため効率的ではありません。火星が太陽に最も接近し、砂塵嵐が発生すると、これらのプロセスによって引き起こされる加熱によって湿度休止が暖められ、水が上に移動できるようになります。」
彼らの発見が明らかにしたメカニズムは、現在、火星が水を失う主な方法ですが、ストーンは、これは常にそうであるとは限らないと指摘しています.
火星の水損失の変化する状況
季節の影響と砂塵嵐によって火星の上層大気に運ばれた水は、水素に分解されてから宇宙に失われますが、現在、火星での水損失の主なメカニズムですが、チームは、これは火星の現在の環境によるものに過ぎないと述べています.何十億年もの間進行してきた水分喪失メカニズムは、その支配性と進行速度の両方の点で、過去には異なっていた可能性があります.
「私たちが説明するこのプロセスは、今日の火星の水分損失の重要な要因です。しかし、この水が上層大気に運ばれたのは、比較的最近、過去 10 億年ほどの間だけでした」とストーン氏は言います。 「火星の大気の多くは、この時期以前に宇宙空間に失われ、水が上層大気に入る弱い湿度休止を引き起こしました。今日私たちが観察しているすべての脱出プロセスは、過去にはもっと速かった可能性があります。」
チームがこの結論に達したのは、現在の脱出プロセスのすべての水分損失速度を合計すると、現在の脱出速度は遅すぎて、過去数十億年の間に科学者が知っているすべての水分損失を説明できないからです。年。
「火星は 40 億年以上かけて大気の約 66% を宇宙空間に失ったことがわかっています」とストーン氏は説明します。 「具体的に水について言えば、火星は数十メートルから数百メートルの『全球相当の水層』を失っています。これは、火星が失ったすべての水をその表面に広げて均一な層を形成し、その深さを報告するのと同じです」レイヤーになります。」
チームが説明しているプロセスは、過去 10 億年間に 44 cm の H2O が失われた原因であり、地球規模の砂塵嵐は、過去 10 億年間にこれに加えてさらに 17 cm が失われた原因です。
「現在の時代では、火星の 1 年のほとんどの時期に、私たちが説明するこのプロセスは『古典的プロセス』と同じくらい重要です。」 — このトピックに関する最初の研究以来、科学者が上層大気への水素の輸送に関与すると考えていた基本的なプロセスです。 1970 年代初頭に」とストーンは言います。 「地球規模の嵐の間、上層大気に到達するこの水は、従来のプロセスよりも 10 倍多くの水素を放出します。」
ビッグサプライズと今後の調査
ストーン氏は、この研究の次のステップは、火星の歴史を通じてこの新しい水分損失メカニズムがどれほど重要であったかを正確に把握することであると説明しています。
「何十億年も前に推定することは非常に難しく、正しく行うには時間がかかります。この水を上層大気に届けるための特定の輸送プロセスをよりよく理解する必要があります」と彼は言い、チームの発見は彼らにとっても衝撃的なものだったと付け加えました. 「このプロジェクト全体は、私たちにとって大きな驚きでした。大気中の水がこれほど高い位置にあることに驚きました。水の豊富さの季節的傾向を見て驚きました。また、地球規模の砂塵嵐の影響の大きさに驚きました。大気中の水の存在量が上にあります。」
NYU Abu Dhabi (NYUAD) の宇宙科学の研究者である Dimitra Atri が最近 ZME Science 「太陽系外惑星での脱出過程を観察することは非常に困難であるため、UAE のホープ ミッションで火星でこの現象を詳細に研究することを計画しています。」
したがって、この種の研究は、宇宙に液体の水が存在するという点で、地球がいかにユニークであるかを教えてくれる可能性があります。その結果、太陽系外惑星に生命が存在する可能性について教えてくれる可能性があります。
「火星はかつて地球のように見えました。その表面には厚い大気と豊富な液体の水があり、より暖かく湿っていました」とストーンは結論付けています。 「しかし、太陽系の歴史の中で、火星の水は宇宙に失われ、今日私たちが目にする寒くて乾燥した赤い惑星を後にしました。とにかく、火星は人類が次に足を踏み入れる惑星になるでしょう。」
S.W.結石; R.V.エール; D.Y.ねえ、その他 、[2020]、「火星からの水素の脱出は、水の季節的および砂塵嵐の輸送によって推進されます」Science.
