火星の気象と気候

火星の気象と気候火星の気象と気候

2004 2004 年年 11 11 月月 10 10 日日小高　正嗣小高　正嗣

北海道大学　地球惑星科学専攻北海道大学　地球惑星科学専攻

講義の概要講義の概要太陽系の惑星概観太陽系の惑星概観

• 地球型惑星と木星型惑星地球型惑星と木星型惑星• 地球と火星の比較地球と火星の比較

火星の気象と気候火星の気象と気候• 探査衛星による最新の気象画像探査衛星による最新の気象画像• 昔の火星の気候：かつて海があった？昔の火星の気候：かつて海があった？

太陽系の惑星太陽系の惑星水星水星金星金星地球地球火星火星木星木星土星土星天王星天王星海王星海王星冥王星冥王星

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03153

惑星の内部構造と分類惑星の内部構造と分類岩石惑星（地球型惑星）岩石惑星（地球型惑星）

• 金属鉄のコア＋岩石質のマントル（＋大気）金属鉄のコア＋岩石質のマントル（＋大気）ガス惑星（木星型、天王星型惑星）ガス惑星（木星型、天王星型惑星）

• 岩石と氷のコア＋ガス（大気）岩石と氷のコア＋ガス（大気）

http://www.solarviews.com/browse/jup/jupint.jpghttp://www.solarviews.com/browse/earth/earthint.jpg

地球型惑星地球型惑星

地面がある地面がある• 固体表面を持つ固体表面を持つ

「薄い」大気「薄い」大気• 大気の厚さ大気の厚さ << << 惑星半径惑星半径

http://www.solarviews.com/raw/earth/earthx.jpghttp://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/venus/pvo_uv_790205.jpg

http://imgsrc.hubblesite.org/hu/db/2001/24/images/a/formats/web.jpg

地球地球太陽系の第３惑星太陽系の第３惑星

半径半径 6378 km6378 km 自転周期自転周期 1 1 日日地表気圧地表気圧 1 1 気圧気圧平均気温平均気温 15 ℃15 ℃

大気の組成大気の組成• 窒素窒素 (78%)(78%)• 酸素酸素 (21%)(21%)• アルゴンアルゴン (0.9%)(0.9%)• 水蒸気水蒸気 (0~0.2%)(0~0.2%)

地球の特徴：地球の特徴：海の存在海の存在

表面の表面の 77 割を占め割を占めるる• 地球は「水惑星」地球は「水惑星」

生命誕生の舞台生命誕生の舞台

冬の寒さ冬の寒さ , , 夏の暑夏の暑さを緩和さを緩和

http://pic9.ten.thebbs.jp/1081768615/x7

火星火星太陽系の第４惑星太陽系の第４惑星

半径半径 3397 km3397 km 自転周期自転周期 1 1 日日地表気圧地表気圧 0.006 0.006 気圧気圧平均気温 – 平均気温 – 53℃53℃

大気組成大気組成• 二酸化炭素二酸化炭素 (95%)(95%)• 窒素窒素 (2.7%)(2.7%)• アルゴンアルゴン (1.6%)(1.6%) http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03154

火星の特徴：火星の特徴：寒冷乾燥した地表寒冷乾燥した地表

「砂の惑星」「砂の惑星」• 地表は砂とれきに覆われている地表は砂とれきに覆われている

寒冷、乾燥な気候寒冷、乾燥な気候• 地表に液体の水は存在しない地表に液体の水は存在しない


火星の気象観測火星の気象観測人工衛星を火星へ人工衛星を火星へ

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/spacecraft/viking_lander_model.jpg

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/marsurv.html

Viking 1

Mars Global Surveyor

火星の気象の特徴火星の気象の特徴大気の渦大気の渦

• 地球の台風のような渦が存在地球の台風のような渦が存在

大気が「凍る」大気が「凍る」• 大気主成分の二酸化炭素が冬極で凝結大気主成分の二酸化炭素が冬極で凝結

ダストストームダストストーム• 惑星全体を覆う砂嵐の発生惑星全体を覆う砂嵐の発生

大気の渦大気の渦

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/hires/vo1_783a42.gifhttp://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/wnp/by-name/200408/0/512x512/GOE904063003.200408.jpg

火星大気の渦火星大気の渦

http://mars3.jpl.nasa.gov/mgs/msss/camera/images/8_10_99_releases/moc2_172/


• 地球の台風地球の台風 , , 低気圧のような渦が存在低気圧のような渦が存在



極冠の形成極冠の形成


http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpegMod/PIA02800_modest.jpg

北極冠

南極冠

　　　ダストストーム　　　ダストストーム


19772004/10/22

http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/natural_hazards_v2.php3?img_id=12545

火星のダストストーム火星のダストストーム (1)(1)


2002/05

火星のダストストーム火星のダストストーム (2)(2)


http://tes.asu.edu/webdata/dust_mov/dust_frame.gif

ダストストームの謎ダストストームの謎起こる年と起こらない年がある起こる年と起こらない年がある

• 南半球が夏のときによくみられる南半球が夏のときによくみられる

原因はまだよくわかっていない原因はまだよくわかっていない• いろいろな説があるいろいろな説がある

大気全体の循環が強まる大気全体の循環が強まるダスト台風モデルダスト台風モデル大気中の波動の重ね合わせ大気中の波動の重ね合わせ

昔の火星は温暖だった？昔の火星は温暖だった？水が流れてでき水が流れてでき

たような地形がたような地形が多数存在多数存在


火星の海の想像図火星の海の想像図

http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpegMod/PIA02031_modest.jpg

マーズローバーマーズローバー水の証拠を探しに水の証拠を探しに

マーズローバーの降りた場所マーズローバーの降りた場所

ビーグル 2

スピリットオポチュニティ

スピリットの降りた場所スピリットの降りた場所

水の存在を示す鉱物水の存在を示す鉱物鉄みょうばん石と赤鉄鉱鉄みょうばん石と赤鉄鉱

K2Fe63+(SO4)4(OH)12 Fe23+O3

水が存在できるほど水が存在できるほど温暖だったか？温暖だったか？

昔の太陽は今よりも暗かった昔の太陽は今よりも暗かった• 昔の火星は今よりもっと寒いはず昔の火星は今よりもっと寒いはず

本当に温暖だったのか？本当に温暖だったのか？• Yes:Yes: 厚い二酸化炭素大気による温室効果厚い二酸化炭素大気による温室効果• No: No: 大気量が増えた分だけ凝結大気量が増えた分だけ凝結

• 現在も活発な研究現在も活発な研究 , , 議論の的議論の的

冷えてしまった理由冷えてしまった理由大気の散逸大気の散逸

• 温室効果の減少温室効果の減少

火成活動の衰退火成活動の衰退•約約 1010億年前に停止億年前に停止• 温室効果ガスの供給温室効果ガスの供給

が止まるが止まる• 小さな惑星ほど内部小さな惑星ほど内部

が早く冷えるが早く冷える

まとめまとめ ::火星の気象と気候火星の気象と気候

火星の気象火星の気象• 台風のような大気の渦台風のような大気の渦• 大気の凝結と極冠の形成大気の凝結と極冠の形成• 惑星全体を覆うダストストーム惑星全体を覆うダストストーム

火星の気候火星の気候• 現在は寒冷現在は寒冷 , , 乾燥な気候乾燥な気候• 昔は海が存在できるほど温暖だったかも昔は海が存在できるほど温暖だったかも

現在も研究現在も研究 , , 議論の的議論の的

なぜ火星を調べるのかなぜ火星を調べるのか地球のことをもっとよく知りたい地球のことをもっとよく知りたい

• 地球はなぜ地球なのか？地球はなぜ地球なのか？

地球だけを調べてもわからない地球だけを調べてもわからない•他の惑星と比べることで地球の個性が他の惑星と比べることで地球の個性が

わかるわかる

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