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火星の自転速度が加速している

Posted by moonrainbow on 17.2023 火星   0 comments   0 trackback
火星に新たな謎 「自転が加速中」 NASA

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NASAの火星着陸探査機インサイトを描いた想像図(NASA/JPL-Caltech)

火星の自転速度が加速していることが、米航空宇宙局(NASA)の着陸探査機Insight(インサイト)で得られたデータから判明したとの研究結果が発表された。火星をめぐる数多くの謎が、また一つ増えた形だ

NASAの研究チームは、地球上にある宇宙通信網「ディープ・スペース・ネットワーク」を用いて、火星とともに回転するインサイト着陸機を4年間にわたり追跡調査。地球からインサイトに向けて無線信号を発信し、探査機に反射されて戻る信号にドップラー効果によって生じる変化を測定した。ドップラー効果は、救急車などが近くを通り過ぎる際、サイレンの音の高さが変化する現象と同じだ。

探査ミッションの存続期間を通じて、研究チームは測定結果を用いた電波科学的分析を実行し、火星が現在どのくらいの速さで自転しているかを突き止めた。

今回得られた自転運動測定値は、NASAの1970年代の火星着陸機バイキングによって得られた測定値の約5倍の精度がある。インサイトが2022年12月に電力切れになり運用を終了するまでに、研究チームは火星の自転が毎年数cmのペースで加速していることを明らかにした。

研究の詳細は、科学誌ネイチャーで最近発表された論文で報告されている。

NASAによると、インサイトに搭載の観測装置「RISE」により、火星の自転が1年に4ミリ秒角ほど加速していることが分かった。これは、火星の1日の長さが1年に1000分の1秒足らず短くなっていることに相当するという。

■自転加速の原因は?

NASAによると、主な可能性は次の三つだ。

・ 火星内部の物質と深部の長期的な運動

・ 火星上で大気のトルク(回転力)によって生じる大気循環の長期的な傾向

・ 極冠での氷の長期的な蓄積か、氷の下敷きになっている陸塊が隆起する氷河期後の反動(惑星の陸塊が変動すると、自転加速の原因となる可能性がある。これは、腕を伸ばして回転しているアイススケート選手が、腕を体に引き寄せると回転速度が増すのに似ていると、NASAは説明している)

■火星はぐらついてもいる

研究チームはさらに、RISEのデータを用いて、液体核のスロッシング(振動)による火星のぐらつき(章動)を測定した。

火星の核の半径は、研究チームの予測よりも150kmほど大きい。これは、火星の核がこれまで考えられていたよりも低密度で、鉄がはるかに少なく、硫黄が最大20%近く多く含まれることを意味する。核は液体なので、岩石質の上部マントルとは独立して移動できる。数カ月~1年の周期で発生する火星のぐらつきを引き起こすのは、内部の核におけるこの振動なのだ。

研究チームによれば、火星と地球はどちらも鉄が豊富な核があるが、軽い元素の含有量は火星の核の方が2倍以上大きい。また、火星の核の硫黄含有量は10倍以上大きいと、チームは指摘している。

■硫黄により核が低温で融解状態を維持

論文の共同執筆者の一人で、NASAジェット推進研究所のインサイト主任研究員ブルース・バーナードは筆者の電話取材に応じ、現在の火星には磁場はないが、地質学的過去には磁場があったことが知られていると説明。核に含まれる硫黄のおかげで、核が比較的低温で流動状態を保ち、磁場を維持できていた可能性が高いと語った。

このことは、さまざまな影響を及ぼしたと考えられる。太陽風の浸食作用から大気を保護するのもその一つだ。その結果として、太古の火星が温暖で生命の存在が可能な状態をより長期間維持できたと考えられる。

まとめ

論文の主執筆者で、ベルギー王立天文台のRISE主任研究員のセバスチャン・ルメストルは、筆者の電子メール取材に応じ、今回の最新の測定結果により、火星の核の液体状態と大きさの独立した確証と、核の形状に関する情報が初めて得られたと説明。核に関する今回の最新データは、火星の形成と進化の過程解明に役立つと指摘した。

バーナードによると、今回の研究結果により、私たちは初めて、火星内部の地図を入手し、地殻の厚さと核の大きさを知ることになった。この情報によって、核の組成に関する詳細が明らかになるという。インサイトが火星の深部を探る窓を開いたことで、科学者らは火星と他の惑星との比較に着手できると、バーナードは指摘。さらには、火星が過去45億年間にたどった独自の道筋の調査や、地球との違いの解明に着手できると語った


2023年8月13日
Forbes JAPANより

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