火星の局所的な塵の嵐が上層大気への水蒸気輸送を促進：新たな脱水メカニズムの解明

現在の火星は乾燥し、生命の存在を感じさせない荒涼とした砂漠が広がっていますが、地質学的な証拠はかつてこの惑星がより湿潤であったことを示唆しています。干上がった河床や水によって変質した鉱物の存在は、赤い惑星がかつて生命を育むことのできる環境であったことを物語っています。惑星科学における中心的な課題の一つは、火星がどのようにしてその膨大な水の大部分を失ったのかというメカニズムを解明することです。推定によれば、数十億年の歳月をかけて、火星表面を数メートルの厚さで覆うのに十分な量の水が宇宙空間へと失われたと考えられています。

国際的な研究チームは、2026年2月2日に学術誌「Communications Earth & Environment」に掲載された論文で、この謎に迫る新たな知見を発表しました。アンダルシア天体物理学研究所（IAA-CSIC）のアドリアナ・ブリセニョ氏や東京大学のオ・ソヒョク氏らを含む著者たちは、激しいながらも局所的で非季節的な塵の嵐が、火星の大気上層部へ水蒸気を大幅に上昇させる要因となることを初めて実証しました。特に、これまで水蒸気輸送のプロセスが不活発であると考えられていた北半球の夏季において、この現象が確認されたことは大きな驚きを与えています。

火星における水の消失規模を評価する上で、大気中で分子が分解された後に宇宙へ逃げ出す水蒸気の量を測定することは極めて重要です。従来、水蒸気の流出が最大になるのは、南半球の夏季であると考えられてきました。この時期は気温が高く、水蒸気が高高度まで上昇して惑星を離れやすいためです。しかし、今回の研究では、第37火星年（地球の2022年から2023年に相当）の中層大気において、水蒸気濃度の異常な上昇が確認されました。この急増は、シルチス地方の南西に位置するアントニアディ・クレーター付近で発生した、局所的かつ激しい嵐によって引き起こされたものです。

この発見は、欧州宇宙機関（ESA）の火星探査機エグゾマーズ・トレース・ガス・オービター（TGO）に搭載された観測機器「NOMAD」のデータと、マーズ・リコネッサンス・オービター（MRO）およびエミレーツ・マーズ・ミッション（EMM）からの情報を組み合わせた包括的な分析に基づいています。季節外れの嵐の結果、水蒸気が高度60キロメートルから80キロメートルにまで達するという予想外の噴出が起こりました。特に北半球の高緯度地域では、水蒸気濃度が通常レベルの10倍に達しており、これは既存の気候モデルでは予測されていなかった事態でした。

過剰な水蒸気はわずか数週間で惑星全体に拡散しましたが、このエピソードは、これまで過小評価されていた水の消失メカニズムを浮き彫りにしました。この事象の直後、外気圏における水素の量が前年同期と比較して約2.5倍に増加したことが記録されました。これは、比較的小規模な地域的な嵐であっても、水蒸気を高高度へと押し上げる能力があり、そこから宇宙の真空へと失われる可能性を大幅に高めることを裏付けています。

今回の研究結果は、数百万年にわたって続いてきた火星の脱水プロセスの全体像を補完するものです。これまで科学者たちは、水の消失の主な要因は全球規模の塵の嵐や南半球の夏季に関連していると想定して火星の水循環をモデル化してきました。しかし、TGOやNOMADなどの観測機器によって裏付けられた今回の発見は、火星の気候力学が想定以上に複雑であり、局所的な気象異常が大気成分の喪失において従来考えられていたよりも重要な役割を果たしていることを示しています。これにより、赤い惑星の気候モデルをより精緻化するための新たな研究の方向性が開かれました。