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火星の北極には、水の氷でできた極冠が広がっています。厚さ数 km の氷は細かい層が何百万年分も積み重なったもので、地球の氷床と同じように、過去の気候の記録を閉じ込めていると考えられています。その記録を読み解くには、いちばん上の層でいま氷がどう増えたり減ったりしているかを知る必要があります。ところが、この「現在の収支」が、意外なほど分かっていません。
米アリゾナ州立大学の G. K. Shore らのチームが2026年10月に出した論文は、北極冠の上にあいた小さなクレーター36個を、火星の1年にして10年ぶん近く見続けた記録です。クレーターの底にたまる明るい堆積物が、季節と年でどう変わるかを追いました。結果は、36個のうち32個で変化が見つかった一方、変わり方はクレーターごとにばらばらで、極冠全体の気候より、そのクレーターのまわりの霜の出方に左右されている、というものでした。
極冠にあいた36個の穴を、10火星年ぶん見る
使ったのは、NASA の火星偵察周回機（MRO）に載る高解像度カメラ HiRISE の画像です。HiRISE は地表の数十 cm の模様まで見分けられる望遠カメラで、2006年の観測開始から2025年までの画像がそろっています。火星の1年は地球の約1.9年にあたるので、この期間は火星暦の28年目から38年目、およそ10火星年ぶんになります。
チームが選んだのは、北極の残存氷冠（夏になっても消えずに残る氷の部分）の中にある、小さなクレーター36個です。クレーターの底には周囲より明るい堆積物がたまっていて、これは霜や氷だと考えられています。同じクレーターを別の季節、別の年に撮った画像を重ねて、明るい部分が広がったか縮んだか、形を変えたかを一つずつ記録しました。
32個は変わり、4個は変わらなかった
36個のうち32個では、10火星年のあいだに底の明るい堆積物が変化していました。冬に霜が広がり夏に縮む、という季節の動きが大きな流れとしてあります。残りの4個では、目に見える変化が確認できませんでした。
ここまでなら、「極冠の氷は季節で増減する」という予想どおりの話です。論文が踏み込んだのは、その先です。ある火星年に、前の年と比べて霜の広がりが変わったクレーターは一部だけで、ほかのクレーターは前年とほぼ同じ範囲を保っていました。しかも、変わるクレーターの顔ぶれは年によって入れ替わります。極冠全体に同じ気候の揺さぶりがかかっているのに、応え方は一つずつ違うのです。
チームはこの変化を、クレーターの外側に広がる季節の霜の状態と突き合わせました。すると、底の堆積物の変わり方は、まわりの霜の出方とよく対応していました。つまりクレーターの中で起きていることは、極冠全体の収支ではなく、そのクレーターのごく近くの霜の循環に結びついている。論文は、季節の霜のサイクルと年ごとの質量収支は極冠の規模の現象ではなく局所的な過程であり、地形やクレーターの形、ごく小さな範囲の気候の違いが、日射の収支と水蒸気の運ばれ方を変えて、クレーターごとに違う応答を生んでいるのだろう、と書いています。
大きな気候と小さな気候
火星の気候変動は、地球よりずっと大きな振れ幅で起きます。自転軸の傾きが数十万年の周期で大きく揺れ、極にたまる氷の量もそれにつれて変わってきました。北極冠の層はその歴史を記録しているはずで、だからこそ「いちばん上の層が、いまどう積もっているか」が知りたい。今回の研究が示したのは、その最上層の変化を一つの数字で代表させるのは難しい、ということです。隣り合うクレーターでも収支が違い、年によって違うクレーターが動く。全体を平均した値の裏には、局所的な過程の寄せ集めがあります。
これは悪い知らせばかりではありません。32個のクレーターの変化の記録は、どんな地形条件で霜が残りやすく、どんな条件で失われやすいかを調べる材料になります。論文も、この観測の傾向を整理したうえで、局所の気候を再現する模型の研究に引き継ぐことを狙いとしています。
火星の北極冠については、氷の純度が思っていたより高かったという別の研究をこちらの記事で紹介しています。氷の中身と、氷の表面の動き。同じ極冠を、別の角度から読もうとしている研究です。
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画像について
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出典
- Shore, G. K., Landis, M. E., Rangarajan, V. G., Byrne, S., Dundas, C. M., Sutton, S. S. et al. (2026) “Variability of Bright Deposits in North Polar Residual Ice Cap Craters on Mars” Journal of Geophysical Research: Planets 131(10). https://doi.org/10.1029/2026JE009888
- Universe Today “Martian Polar Crater Ice Shifts with Seasonal Frost”（2026年11月1日）https://www.universetoday.com/articles/martian-polar-crater-ice-shifts-with-seasonal-frost
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