NASA InSight データによると、火星の自転は年々速くなり続けている

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Aug 27, 2023

NASA InSight データによると、火星の自転は年々速くなり続けている

エリザベス・レイン – 2023年8月17日午後8時03分(協定世界時) 火星が奇妙な惑星であると言うのは、控えめな表現かもしれません。 大気はほとんどなく、不安定な液体金属の核を持っているため、

エリザベス・レイン - 2023 年 8 月 17 日午後 8:03 UTC

火星が奇妙な惑星であると言うのは、控えめな表現かもしれません。 そこには大気はほとんどなく、不安定な液体金属の核があり、そのために常に軸がぐらつき、凍った砂漠であるということ自体が矛盾しています。 火星のことはそれほど奇妙ではなかったかのように、NASA のインサイト着陸船 (RIP) からのデータは、赤い惑星の自転が年々速くなっていることが明らかになりました。

研究チームが InSight の RISE (回転および内部構造実験) 装置を通じて加速の証拠を発見するまで、スピンの増加は不明でした。 RISEの主任研究員でもあるベルギー王立天文台の電波科学者セバスチャン・ル・メストル率いる同じチームは、火星の核が溶融金属の塊である可能性が最も高いことを以前に発見していた。 InSight が火星で最初の 900 日間に得た RISE データをさらに詳しく調べたところ、火星の自転が (地球) 年あたり 1 ミリ秒の何分の 1、つまり約 0.76 ミリ秒加速していることがわかりました。 火星の日は徐々に短くなっています。 しかし、なぜ?

RISE の主な目的は、火星が太陽の重力によって軌道が押されたり引かれたりするときに、どれだけぐらつくかを確認することでした。 これにより、コアが固体である可能性が高いか、液体である可能性が高いかが決まります。 しかし、RISEには火星の1日の長さを測定するという別の任務もあった。 火星の日はソルとして知られ、地球の日より約 30 分長く、24 時間 37 分です。 RISEは反射電波で火星の回転速度とぐらつきを測定した。 NASA の深宇宙ネットワーク (DSN) から無線信号を受信すると、その電波は地球に直接反射されます。 DSN から送信された信号の周波数と地球に反射して戻ってきた信号の周波数の差から、着陸船が火星とともにどのように移動しているかが InSight チームに分かりました。

反射された電波の周波数の変化から、軌道のぐらつきと赤い惑星での1日の長さが明らかになり、RISEは日長の変化をこれまでよりも正確に、バイキング着陸船の5倍の精度で測定した。 RISEが火星の日がわずかに短くなっているという証拠を発見した別の方法もありました。 また、極地での二酸化炭素の変化も追跡しました。そこでは、春と夏に地球が温暖化するにつれてCO2が昇華し、秋と冬に地球が寒くなるにつれて凝縮します。

地球の自転が数十億年にわたって遅くなり、私たちの日が長くなっている理由はわかっていますが、科学者たちは火星の自転が加速して日が短くなっている正確な理由については肯定的ではありません。 しかし、それが赤い惑星の氷床の変化と関係がある可能性は十分にあります。

暖かい季節に火星の氷冠が昇華によって二酸化炭素の氷を失うと、覆われていた地域はほとんど氷がなくなります。 ル・メストル氏と彼のチームは、氷河期後の反発や氷の蓄積(あるいはその両方)によって、火星の質量は、方法は異なるものの、回転するにつれてその軸に近づくだろうと示唆している。 これは、大気中の二酸化炭素が凝縮して氷となり、地軸に非常に近い極地の氷冠に蓄積するときに発生する可能性があります。 あるいは、氷河が昇華し、陸塊が残された隙間に戻るにつれて、氷河後の反発によって惑星が変形することもあります。

あるいは、液体の核からの運動量がマントルに伝達されることを伴う、核とマントルの結合によって火星が加速する可能性があると研究者らは考えている。

「火星の自転速度がゆっくりと加速している証拠は、火星の内部力学、あるいは大気や氷床の長期的な傾向の結果である可能性がある」と彼らは最近ネイチャー誌に発表された研究で述べている。

データ内のこのような微細な変動を見つけるのは、面倒な作業でした。 研究者らは、着陸船がまだ稼働している間に十分なデータが得られるまで、苦痛なほど長い時間待つ必要があり、最終的にそのデータを入手したとき、水など、結果を妨げる可能性のあるノイズの考えられる原因をすべて除外する必要がありました。そして太陽風の影響で、火星から地球に伝わるインサイトからの反射電波信号が遅くなった可能性があります。