シューマン共鳴は、導電性の惑星表面と大気を含む下部電離層の間に自然に形成される空洞で共鳴する電磁波です。
それらの波長は、惑星の周囲の長さ、通常は数千 km であるため、非常に低い周波数 (数 Hz) です。それらは、空洞内に含まれる惑星大気の電磁活動の指標です。それらは、1952 年にシューマンによって最初に予測され、1962 年にバルザーとワーグナーによって地球上で測定されました。地球の励起の主な原因は稲妻であり、SR パラメータは、エルニーニョやラニーニャ イベントの惑星の地球規模の気温など、地球規模の気象効果に関連しています。
土星へのカッシーニミッションに搭載されたホイヘンス降下モジュールは、土星の最大の月であるタイタンの大気でそれらを測定する電磁センサーを搭載していました。これは、地球以外の天体におけるこの種の共鳴の最初の現場測定に対応しています。シューマン共鳴特性は、電離圏 - 大気 - 惑星の表面に関する情報を提供し、タイタンの場合、表面下に (高伝導性の) 液体水を含む埋もれた海の存在を明らかにしました (Béghin et al. 2012)。 /P>
火星では、これまでシューマン共鳴は大気中で測定されていません。電離圏やそれらを含む大気など、いくつかの重要な成分が存在することがわかっています。火星の大気に共鳴を引き起こす電気的活動があるかどうかは不明です。
ダスト デビルは、地球の砂漠で発生するため、大気の電化の可能性のある原因として提案されていますが、火星の共鳴を励起または維持するのに十分なほど強く、頻繁に発生するかどうかは不明です。 Ruf らによるリモート検出があります。 (2009) シューマン共鳴の間接観測と一致するディープ スペース ネットワーク アンテナを使用。しかし、それらの存在の直接的な証拠は今のところ提供されていません.
火星の大気電気を特徴付け、潜在的に SR を検出するための計装を搭載した最初のミッションは、ExoMars 2016 に搭載された降下モジュール Schiapparelli でしたが、着陸シーケンス中の問題により軟着陸が妨げられ、計装が損傷しました。火星の電気活動とシューマン共鳴の最終的な存在を特徴付ける次の機会は、ExoMars 2020 です。表面プラットフォームには、ExoMars 2016 に含まれていたアンテナのより大きなバージョンが搭載されます。
火星の大気を特徴付けるシミュレーション
火星の大気と電離層に関する現在の理解に基づいてシミュレーションを実行し、火星のシューマン共鳴が何を期待し、どこを探すべきかを知りました。この空洞を地球上の空洞と区別する主な特徴が 2 つあります。まず、火星の大気は、惑星の大部分で非常に大きな砂塵嵐をホストすることが知られています。これらの嵐は、帯電したダスト粒子のために大気の導電率に深刻な影響を与えます。これらのイベントは常に存在するとは限らず、共振空洞に大きな変動をもたらします。
さらに、火星には強力な磁場がないため、火星の電離圏 - 大気系は太陽風に対して非常に脆弱です。したがって、ライトアップされた (昼側) と夜側の雰囲気の特性は大きく異なり、キャビティの強い非対称性が作成されます。これら 2 つの要因を説明するために、数値シミュレーションを使用してキャビティをモデル化しました。最初の共振モードの周波数は、7.8 Hz で非常に安定している地球とは対照的に、9 ～ 14 Hz の間で変化することがわかります。最初のモードは、より多くのエネルギーを持つモードであるため、検出が最も簡単です。
私たちの調査結果によると、火星の電磁空洞の夜間の条件は波の伝播に適していて、火星の夜にシューマン共鳴を検出するのがより簡単になるはずです。さらに、ターミネーター、つまり、照らされた (昼) 領域と暗い (夜) 領域を分離する電離層境界での波の反射により、空洞の夜側で新しい共鳴モードが可能になります。最後に、私たちのシミュレーションは、これらの共鳴が地球上よりも微弱であり、非常に低品質の要因であることを示しています。つまり、共鳴のエネルギーはより広いトーンに退化します.
この研究、 火星でのシューマン共鳴:昼夜の非対称性と塵が積もった電離層の影響は、Geophysical Research Letters 誌に最近掲載されました .
