火星のダストデビル：時速160kmの驚愕の風速が示す、惑星の隠されたダイナミズム

火星は静かな惑星に見えるかもしれませんが、その表面では時速160kmにも達するハリケーン級の激しい風が吹き荒れ、巨大な塵旋風（ダストデビル）を発生させています。欧州の探査機が捉えた数万枚もの衛星画像と最新の深層学習技術を駆使した新たな研究により、これまで考えられていた以上に火星の風が強力であることが明らかになりました。これらの強風は、大量の塵を大気中に巻き上げ、惑星の気象や気候に大きな影響を与えていることが判明しました。

火星の驚くべき風の力：塵旋風が語る真実

火星は非常に希薄な大気しか持たないにもかかわらず、惑星の気候を形成し、常に存在する塵を拡散させる上で重要な役割を果たす強力な風が存在します。これらの風は、塵を渦巻く柱、すなわちダストデビルへと巻き上げます。ダストデビルは、火星の表面を横切って移動する空気と微細な粒子でできた回転する突風であり、宇宙船の画像ではっきりと観測することができます。移動する空気の流れを追跡する指標となるため、科学者たちはこれまで見えなかった風の挙動を研究するためにダストデビルを利用してきました。

ダストデビルの動きを深層学習で解析

スイス・ベルン大学宇宙研究・惑星科学科のヴァレンティン・ビッケル博士率いる新たな研究は、ダストデビルとその原動力となる風が、これまで科学者たちが信じていたよりもはるかに高速であることを明らかにしました。これらの強力な風は、火星の大気中に大量の塵を巻き上げている可能性があり、惑星の気象と長期的な気候に大きな影響を与えています。この研究は、ベルン大学の宇宙研究部門、英国オープン大学、ドイツ航空宇宙センター（DLR）との協力により行われ、Science Advances誌に掲載されました。

二つのカメラが捉えた火星のダイナミズム

「最先端の深層学習アプローチを用いることで、5万枚以上の衛星画像からダストデビルを特定することができました」と、筆頭著者であるヴァレンティン・ビッケル氏は説明します。研究チームは、ベルン大学の火星カメラCaSSIS（Color and Stereo Surface Imaging System）とステレオカメラHRSC（High Resolution Stereo Camera）の画像を使用しました。CaSSISは欧州宇宙機関（ESA）のExoMars Trace Gas Orbiterに搭載されており、HRSCカメラはESAの探査機Mars Expressに搭載されています。ビッケル氏は、「したがって、私たちの研究は欧州の火星探査のデータのみに基づいています」と述べています。

ダストデビルの速度計測の秘密

次に、チームは約300個のダストデビルのステレオ画像（同じ地点を数秒間隔で撮影した画像）を研究し、それらの動きと速度を決定しました。「ステレオ画像は、火星の表面の同じ場所を数秒間隔で撮影した画像です。したがって、これらの画像を使用してダストデビルの動きを測定することができます」と、ベルン大学でCaSSISカメラシステムの開発を主導したニコラ・トーマス氏は説明します。ビッケル氏は、「ステレオ画像を連続して見ると、ダストデビルが表面をどれほどダイナミックに移動しているかがわかります」と強調しています。

観測された驚異的な風速

その結果、火星のダストデビルとその周囲の風は、惑星全体で最大で秒速44メートル、つまり時速約160kmに達することが示されました。これは、これまで想定されていたよりもはるかに高速です（地表でのこれまでの測定では、風速はほとんどが時速50km未満で、まれに最大100kmに達することが示されていました）。

塵の循環への影響

この高い風速は、さらに「赤い惑星」における塵の循環に影響を与えます。「これらの強力な直線的な風は、これまで想定されていたよりもはるかに多くの塵を火星の大気にもたらしている可能性が非常に高い」とビッケル氏は述べています。「私たちのデータは、火星の風がいつ、どこで塵を地表から巻き上げるのに十分な強さになるかを示しています。このような発見が、約20年間にわたる期間で、地球規模で利用可能になったのはこれが初めてです。」

火星探査の未来を照らす新たな知見

得られた結果は、将来の火星探査ミッションにとっても特に重要です。「火星の風の状態をよりよく理解することは、将来の着陸ミッションの計画と実行にとって極めて重要です」と、研究の共著者でありドイツ航空宇宙センター（DLR）宇宙研究部門のダニエラ・ティルシュ氏は説明します。「新しい風のダイナミクスに関する知見を支援することで、火星の大気と関連する地表プロセスをより正確にモデル化できます」とティルシュ氏は続けています。これらのモデルは、将来のミッションのリスクをよりよく評価し、技術システムを適切に調整するために不可欠です。この新しい研究は、砂丘や斜面の筋の形成に関する研究、および火星の気象・気候モデルの作成など、火星に関する多くの研究分野に重要な発見を提供します。

継続的な観測とミッション効率化への期待

研究者たちは、ダストデビルの観測をさらに強化し、CaSSISとHRSCを使用したターゲットを絞った協調的なダストデビルの観測で取得したデータを補完する計画です。「長期的に見れば、私たちの研究は火星ミッションの計画をより効率的にするのに役立つはずです」とビッケル氏は結論付けています。