火星気象衛星によって明らかになる火星ダストストームの発生機構と日周期現象の関係

Research Project

Project/Area Number	23K03481
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research Institution	Kyoto Sangyo University
Principal Investigator	小郷原一智京都産業大学, 理学部, 准教授 (50644853)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	火星 / ダストストーム / 地方時依存性
Outline of Research at the Start	2020年に打ち上げられた静止軌道に近い探査機を最大限利用することで，異なる地方時を観測できないという従来の極軌道衛星の欠点を克服し，火星ダストストームの地方時依存性を明らかにする．特定の地方時にもっぱら発生しているのであれば，ダストストームの発生は日周期現象によってコントロールされているということであるし，逆に地方時に関係ないのであれば，日周期より長い何らかの大気現象が重要であるということになる．ダストストームの発生に寄与する大気現象が特定されれば，数値シミュレーションを用いてその実現可能性を検証する．
Outline of Annual Research Achievements	火星低緯度に位置するSolis平原からMarineris峡谷にかけての地域で発生するダストストームを，アラブ首長国連邦の火星探査機HOPEに搭載されたEXIによる観測画像から抽出した．その結果，当該地域では火星北半球の夏から秋にかけて多くのダストストームが発生することが明らかになった．さらに，北半球夏の季節では午後の時間帯に発生することが多いが，北半球秋には午前9時から正午にかけての午前の遅い時間帯に多く発生することが分かった．これらの結果は，1日1回午後2時付近でしか観測できない従来の太陽同期衛星ではなく，異なる地方時を連続的に観測できる赤道軌道衛星であるからこそ明らかにできた新しい事実である．さらに，ダストストームが発生する地方時が季節によって異なるということは，季節によって支配的なダストストーム発生メカニズムが異なるということを意味しており，火星ダストストームの多様性を示唆している．火星中緯度はEXIの視野の端にあり，空間分解能やデータの時空間カバレッジが悪化するため，中緯度におけるダストストームの地方時依存性は観測的には明らかにできない．しかし，火星大気再解析データと従来のダストストーム観測画像を組み合わせ，ダストストーム発生時に典型的な大気環境を明らかにした．中緯度のArcadia平原においては，移動性擾乱の暖気偏差域（南風偏差域）でダストストームが観測される傾向にあった．後方流跡線解析を行ったところ，やや西の領域で午前中遅い時間帯に発生するか，日没直後の夜間にArcadia平原南部で発生する可能性が示唆された．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 異なる地方時を連続的に観測できる赤道軌道衛星による観測データを使用するので，注目する地域は必然的に低緯度に限定される．火星低緯度の中でもダストストームが頻繁に観測されるのはSolis平原，Marineris峡谷，Daedalia平原などであるので，2023年度はSolis平原およびMarineris峡谷にかけての比較的広い範囲に注目して，ダストストームを抽出した．その判断が功を奏して，季節によっては統計的に十分な数のダストストームを発見し，ダストストームの発生の地方時依存性を，季節別に示すことができた．当初は複数の地域を確認しなければならない可能性もあったが，最初の地域選択でよい結果を得られた． Marineris峡谷周辺でダストストームを探索する際，当該峡谷が白化する現象が頻繁に見受けられた．いくつかの先行研究によれば，Marineris峡谷はpuffy dust stormと呼ばれるタイプのダストストームの頻発地域である．発見した白化現象がダストストームであれば，追加でこの現象の発生地方時も調査する必要がある．
Strategy for Future Research Activity	Solis平原およびMarineris峡谷にかけての比較的広い範囲のダストストームに見られた地方時依存性から，当該地域におけるダストストームのメカニズムを推定する．局地循環の理論や簡単なモデルを使用して候補となる現象を絞る．現段階では，午後にダストストームを発生される現象は対流活動，午前中遅い時間帯にダストストームを発生される現象はnocturnal jetの崩壊，1日潮汐などがあげられる．当該地域に加えて，やや中緯度寄りの地域も含めて他の地域におけるダストストームの検出と発生地方時の記録を継続する．先行研究やHOPEに搭載されたEMIRSのデータを参照しながら，Marineris峡谷内部で見られた白化現象が本当にダストストームなのか検討する．先行研究では，北半球夏季に観測されたMarineris峡谷の白化はダストストームであると結論付けられているが，EXIのLeve 3データを見ると氷雲の可能性が高い．EMIRSがMarineris峡谷を観測しているときに発生した白化現象を探し出し，ダストなのか氷雲なのか判別することを試みる．もしダストストームであると結論されれば，Solis平原からMarineris峡谷にかけての地域のダストストームと同様，発生地方時を調査する．