この画像を大きなサイズで見る火星が今のように乾燥した惑星になったのはなぜか。その謎を解く手がかりが、NASAの火星探査機「MAVEN（メイヴン）」によって初めて直接観測された。
太陽風が火星の大気に衝突し、水飛沫のように原子を宇宙空間に吹き飛ばす「スパッタリング」現象がリアルタイムで捉えられたのだ。
この現象が本当に起きているという証明は、かつて厚い大気に包まれ水が豊富だったはずの火星が、現在の不毛な姿に変貌したプロセスを解明するうえで欠かせないものだ。
この研究は『Science Advances』（2025年5月28日付）に掲載された。
なぜ火星は大気と水を失ったのか？
火星に残されていた数々の証拠から、この赤い惑星はかつて地球のように水が豊富だったろうことが明らかになっている。
たとえば最近では、北半球にある広大な盆地「ユートピア平原」で大昔に存在した海岸線の痕跡が発見されている。
ならば今不毛の大地ばかりが広がっているのはなぜなのか？ 研究者は、おそらく宇宙のどこかへと水が蒸発・散逸してしまったのだろうと考えている。
大昔、初期の火星をおおっていた磁場が失われると、太陽風や太陽嵐が大気に直撃するようになった。そのおかげで大気が剥ぎ取られ、やがて水は液体のまま安定して存在できなくなったのだ。
この画像を大きなサイズで見るスパッタリング現象が関与している可能性
では、分厚かったはずの大気は、どのように剥ぎ取られのか？ その答えとして有力なのが「スパッタリング」と呼ばれる現象だ。
これについて米国コロラド大学ボルダー校のシャノン・カリー氏は、「ちょうどプールに飛び込む砲弾のようなもの」と、NASAのブログで説明する。
プールに砲弾が撃ち込まれれば飛沫が跳ね上がり、それを繰り返すうちに水は失われるだろう。
それと同じように、太陽風に乗ってやってくる高エネルギーの荷電粒子が大気に飛び込み、そこにある原子を弾き飛ばしてしまうのだ。その結果として、徐々に大気が薄くなってしまう。
これまでスパッタリング現象の間接的な証拠ならば確認されていた。それは火星の大気上層に含まれるアルゴン同位体の比率だ。
通常、軽い同位体ほど高いところに存在する。ところが火星の大気を調べてみると、軽いアルゴン同位体が意外なほど少ないのである。
このことは、スパッタリングによって軽い同位体が宇宙へ吹き飛ばされただろうことを示している。
カリー氏によれば、それは「焚き火から出るススを目撃」したようなものだという。だが研究者はもっと直接的に”炎”、すなわちスパッタリングそのものを観測したいと願っていた。
この画像を大きなサイズで見るスパッタリングをリアルタイムで直接観測することに成功
その念願を叶えてくれたのが、NASAの火星探査機「MAVEN（メイヴン）」だ。
カリー氏らは、ここに搭載された3つの観測機（太陽風イオンアナライザー、磁力計、中性ガス・イオン質量分析計）で火星を観測し、太陽風の”飛沫”を示すリアルタイム地図を作成。
これを元にして、大気に突入したエネルギー粒子によって跳ね上がった高高度のアルゴンをリアルタイムで示すことに成功した。
それによると、スパッタリングが起きる頻度は従来の予測よりも4倍も高かったという。
しかも、その頻度は太陽嵐が起きればさらに増すだろうと考えられている。
これによって、火星の大気を剥ぎ取った主犯はスパッタリングだったことが裏付けられた。
その当時の太陽は現在よりもはるかに活発だったため、スパッタリングの影響はより大きかったと考えられるそうだ。
この発見は、液体の水が存在できたかつての火星の様子や、数十億年前の火星の居住可能性を知るうえで大切になヒントになるとのことだ。
References: First direct observations of atmospheric sputtering at Mars / NASA’s MAVEN Makes First Observation of Atmospheric Sputtering at Mars
素人質問で申し訳ないが、つまり、火星はかつては地磁気のバリアで水や空気がまもられてたが、その地磁気バリアがある日無くなったってこと？
そういわれている。地球より小さく、太陽より遠いために地核の温度が低下し、
それに伴いマントル活動も低下して地磁気が失われた…という説が主流
そしてそれが火星テラフォーミングが不可能であることを意味してる
例え火星全体を覆う大気を生成できても、火星はそれを維持できず早々に大気は消滅する。SF映画や小説で極致の氷を溶かして大気大復活っていうのは無理
あと地表も土が存在せず岩塊や砂は宇宙線に汚染されてるので当然農耕はできない
火星で人類が生きるには小さなコロニーの中がせいぜいで、そこで土を作り大気を生成するのを1万年やっても徒労に終わる
水が無ければ人間は生きられない
火星に行く意味があるのだろうか？
こういうの見ると地球は大丈夫なのかなと心配になってくる
地球の場合、磁場が太陽からの荷電粒子を弾き飛ばしているから、とりあえず問題は少ない。
ああ、あのロックバンド
一応、地球でも起きてはいるけど、地磁気バリアがあるので影響はほぼない。20～30億年後には地球の地磁気もコア固体化によって失われると予想はされてる。まぁさすがにそこまで先のことは心配してもね。
地球の場合は水が吹き飛ぶ前に、最短で5億年程度で表層の水の塊は全て地殻に吸い込まれるそうです
前の記事で木星が小さくなった理由もこれか
まず火星磁場を生み出さないと住めないなー
テラフォーミング、そこからとなると壮大だな
人工衛星の群れで磁気バリア作ろうなんてプランはあるみたい
さすがにコアを再加熱は無理だろう
それも非現実的に聞こえるな、大体人工衛星何基必要になるんだろう（ちなみに現在地球上を周回する人工衛星は約11,700機）
大きさや高度（どれほど地球から離れているか）にもよるけど、人工衛星の寿命は数年から数十年、毎年火星地表から数十～数百単位で打ち上げるのか、それとも地球から火星重力圏に囚われるように”流す”か
正直火星地球化とか開拓って話にはどう考えても無理があると思うね
スパッタ爽やか
金星も磁場持ってないらしいけどむしろ分厚い大気が維持されてるのは何故だろう
シンプルに大気が厚いから多少吹っ飛んでもまだあるって事かと
防御捨ててHPで耐えるタイプだね
何十億年か経てば住みやすいくらいになるかも
それと、上層でプラズマ化した大気に電流が流れててわずかに磁場はあるそうだよ
じゃあ何でそんなに大気があるか?が次の疑問だな