マーズ・エクスプレス、探査期間再延長 (2007年2月27日発表)
マーズ・エクスプレスの探査が、2009年5月はじめまで延長されることが、先週金曜日(2月23日)に開催されたESAの科学プログラム委員会で決定しました。
ESAの科学プログラム委員会は、次代の科学者に対してマーズ・エクスプレスが残したこれまでの成果、そして、火星の将来ミッションに対する非常に貴重な成果を認識しました。この決定は、マーズ・エクスプレスが持つ独特の探査の潜在力を引き出すことになるでしょう。
現在までに、マーズ・エクスプレスは非常にたくさんの質の高い科学的発見を見出しています。洗練された科学機器を搭載し、それらは多くが、金星探査機のビーナス・エクスプレスとの共用となっています。そして、この探査の目的は、火星についてその並外れた空間・波長解像度により、理解を広げることにあります。
マーズ・エクスプレスの探査期間が延長されることにより、これまで行われてきた科学的探査の範囲が広がるだけでなく、ビーナス・エクスプレス探査機により収集されたデータとの相互解析により、理解を広げるという相乗効果も期待できます。さらに、運用上の相乗効果として、1つの探査機だけを運用するよりもコストが削減できるという効果があります。
科学者たちはいまや、惑星に特化した成果だけでなく、比較惑星学的な視点から、現在の惑星形成論や進化についての学説、太陽系における生命に適した環境についての議論、そして太陽風と惑星との相互作用について確固とした議論を展開できるようになってきています。

マーズ・エクスプレス、探査を1火星年延長 (2005年9月22日発表)
マーズ・エクスプレスの探査が、2005年12月から、1火星年(約23ヶ月)延長されることになりました。
この決定は、9月19日に開催されたESAの科学プログラム委員会において決定されたもので、火星を周回することで、これまでの科学的な成功を築き続けることになるでしょう。
マーズ・エクスプレスは、最初から火星の科学及び探査活動の両面で、他の機関との協力のもとに行われてきました。そして、探査機は次第に、複雑な火星の姿を私たちのもとにみせることになります。
2004年はじめの科学観測の開始以来、マーズ・エクスプレスのデータにより、毎日毎日、火星についての新しい側面が次々と明らかにされてきました。例えば現在の火星の気候システム、地質学的な活動やその広がりなどです。マーズ・エクスプレスはまた、いろいろな姿で火星表面に存在する水のマッピングも始めました。
大気と表面の構成と特徴に関する全球的なデータ作りの過程で、マーズ・エクスプレスは、火山活動や氷河運動が以前考えられていたよりも新しい時期に起きていることを明らかにしました。
また、赤道地域での氷河活動の存在も明らかにし、極地域における水と二酸化炭素の氷(ドライアイス)の分布を明らかにし、それらが混ざっていたり分かれていたりすることも確かめました。鉱物学的な解析により、火星の表面には、長い時期にわたって、海や湖のような非常に大量の水が存在していたことが確かめられました。
マーズ・エクスプレスは、また火星の大気の中にメタンを発見しました。これは、同じく大気の中にホルムアルデヒドが含まれるらしいという発見と共に、火星に現在でも火山活動がある可能性を示す証拠でもあります。さらに刺激的な結論としては、火星に現在でも「生命」活動が存在する可能性も考えられます。
この仮説をさらに強化する証拠として、マーズ・エクスプレスが発見した水蒸気とメタン(どちらも生命にとって欠かせない要素)が、火星の大体同じような領域で見つかったという事実があります。
さらに、マーズ・エクスプレスの観測により、火星ではじめてオーロラが発見されました．また、大気については、高さ10〜100キロメートルにかけて、密度と大気圧が測定され、大気上層部からの大気の散逸プロセスが研究されました。これは、火星の気候と天候の進化に関する私たちの理解に貢献するものです。

探査機のすばらしい観測装置によって、調べるべきことはまだたくさんあります。まずは、23ヶ月にわたって観測が伸びたことで、搭載の地下探査レーザ高度計 (MARSIS)の夜間の観測が、今年12月に再開されることになります。
MARSISは、主に地下にあると思われる液体、及び固体の水(氷)を中心に調べることになります。地下、表面、そして大気のデータを合わせることによって、マーズ・エクスプレスはこれまでにない火星の描像を、特に水について描くことができるようになります。
いまのところ、マーズ・エクスプレス自慢の高解像度ステレオカメラでは、火星表面の19％しか高解像度で撮影できていません。延長探査では、さらに多くの画像を3次元画像として取得することが可能になります。バイキング探査以降では、マーズ・エクスプレスは火星画像の遺産を、現在、そして将来の科学者に対して残しています。
計画が延長されたことにより、2年目の大気の変化を、異なる季節について観測することが可能になりました。また、霜や霧、氷の変化といった現象についても改めて観測することができます。
そして最後に、マーズ・エクスプレスは、新しい火山構造や堆積構造、メタンの源、夜行やオーロラといった大きな発見をした領域を再訪することができます。これによって、こういった発見を確かめると共に、より深く理解することができるようになります。

マリネリス峡谷の中央部 (2005年2月18日 16:20)
火星に横たわる大峡谷であるマリネリス峡谷の中央部にある、メラス (Melas)、カンドール (Candor)、オフィール (Ophir)の3つの谷の写真が公開されました。
解像度は1ピクセル当たり約21〜30メートル、撮影範囲は300×600キロメートルの範囲になります。左の写真は、南緯3〜13度、東経284〜289度になります。

マリネリス峡谷は、1971年、探査機マリナー9号により発見された巨大な峡谷です。写真が撮影された場所付近では、峡谷はほぼ東西に走っており、また幅がいちばん広い場所になります。
このように巨大な峡谷がどのように形成されたのか、詳しいことはまだ分かっていませんが、火星の地殻上部に引っ張りの力が働き、その結果として地殻が裂けてできたのではないかといわれています。
峡谷ができたのは数億年以上前のことになると思われますが、この峡谷の西側にある高地であるタルシス台地が火山活動を伴って隆起したときにできたと考えられます。タルシス台地は、高さ10キロ以上、直径数千キロにもわたる巨大な台地で、火星(というより太陽系)最大の火山であるオリンポス山をはじめ、巨大火山がいくつも存在します。
地球では似たような過程として、東アフリカなどで地溝が広がる過程(リフト)が知られています。

また、この峡谷の成因の別の説明として、地表の下に蓄えられていた大量の氷が何らかの理由によって溶けて形成されたという可能性もあります。氷を溶かした熱源としてはタルシス台地の火山活動が考えられます。
水はそのまま火星北側の低地に移動し、残った部分が陥没してマリネリス峡谷を形成した、という仮説です。
峡谷がどのように形成されたのかはともかく、このような窪地ができた後には、浸食による地形が発達しています。この地域にも浸食による地形をみることができます。1つは、切り立った崖のような地形で、地球でも浸食を受けた山岳地帯にはよく見られるものです。
現在の火星には、液体の水はありません。従って風と重力が、地形を形作る主な作用になります。もっとも、マリネリス峡谷ができた当時には、あるいは液体の水が流れていたり、氷河のような環境があったかも知れません。
一方で、谷底には大きな「丘」(高さ1000〜2000メートル)があり、山容はゆったりと曲がりくねって、全体に丸い地形になっています。なぜこのような地形ができているのかは分かっていません。
北側の急斜面の下にはいくつか地滑りの跡があります。この地滑りは規模が大きく、70キロメートルにもわたって運ばれた跡が続いています。また、何かが流れたような跡もこの写真の中にみることができます。かつて谷底には岩石などが堆積し、それが今の谷底の地形を複雑なものにしているといえるでしょう。
写真の中央には氷の流れのような跡があります。既に1970年代にアメリカのバイキング探査機によって撮影はされていましたが、今もこの地形の成因はなぞです。

火星地下探査にGOサイン (2005年2月15日 10:40)
火星の地下を探査するために搭載されている、マーズ・エクスプレスの地下探査レーダ高度計 (MARSIS)は、昨年アンテナ展開にトラブルが発生して観測開始が遅れていましたが、ESAではこのほど 展開に問題がないと判断しました。これで、MARSISによる火星の地下の水(氷)の観測に「GOサイン」が出たことになります。
MARSISは、地下に電波を発射し、その地下からの反射を捉えることで、地下の水(氷)の存在を知るという装置です。実は、日本が計画している月探査機(セレーネ)にも、同じ原理のレーダサウンダーという装置があります(こちらは水ではなく、月の地下構造を捉える装置です)。その電波を発するためには長いアンテナを展開する必要があるのですが、シミュレーションの結果、このアンテナが異常に大きな振動を起こすことがわかり、展開は本来の2004年4月の予定から延期されていました。
アンテナは直径2.5センチメートルの中空のチューブで、長さ7メートルのブーム部分と、20メートルの中空のシリンダー部からなっています。地上試験がしにくかったことから、振動の様子などをコンピュータシミュレーションでもっぱら検証したのですが、精密なシミュレーションの結果、予想より大きな振動が起こることが分かったのです。
そこで、ESAではアンテナの展開を中止すると共に、JPLやヨーロッパの宇宙企業(アストリムSAS社)、技術者などによる解析を実施しました。この1月には評価会を開き、アンテナ展開に関わる問題点などについての議論や展開を行うための方策などについて議論しました。
1月25日のESAの評価委員会ではMARSISのブームの展開が勧告されました。これは、解析の結果、マーズ・エクスプレス本体に与える影響が軽微であるという結論を踏まえたものです。最悪のケースでは、展開が途中で止まってしまうことにより、MARSISの機能そのものが失われるという危険も想定されました。しかし、マーズ・エクスプレス本体の姿勢を制御することにより、このような状態でも他の科学機器への影響を最小限に抑えるということが示されました。
ESAの委員会では、アンテナの展開を3月2日の週から開始することを勧告しています。しかし、準備などに時間がかかる可能性があることから、おそらくは4月25日の週からアンテナの展開が行われるものと考えられます。そして、早ければ5月から、MARSISによる地下探査が実施されることになるでしょう。
このMARSISをはじめとするマーズ・エクスプレスの観測は、予定では2005年11月30日まで実施される予定です。もちろん、探査期間が延長される可能性もあります。

ビーグル2の調査報告書が出版される (2005年2月14日 14:00)
マーズ・エクスプレス周回機は華々しい成果を挙げていますが、一方、着陸機ビーグル2が失われてから、1年が経過しました。
このほど(2月3日)、イギリス国立宇宙センター(BNSC: Brithsh National Space Centre)は、この行方不明事故にあたって設置されたESAとの合同調査会議の報告書を出版しました。
調査会議は、ESAがビーグル2の喪失を公式に宣言した直後の2004年2月11日に設置され、イギリスの科学大臣のセインスバリー卿と、ESAのドルダン長官とが長となり、この事故から教訓を学びとるために設置されました。2004年5月24日には、調査結果をまとめた勧告が出されました。これらは将来の惑星探査ミッションなどに際して考慮すべき事柄をまとめたもので、「将来の惑星着陸計画は、計画を管理できる十分な能力をもって、機関の責任の下に行うべきである。」などの19項目の勧告を行っています。
今回出された報告書は、以下のURLにてインターネット上で読むことができます。

• ESA/BNSCの報告書 (PDFファイル・英語)
• BNSCのプレスリリース (英語)
• 「ビーグル2」調査報告がまとまる (トピックス: 2004年5月26日)

火星の夜光を捉える (2005年2月10日 16:30)
マーズ・エクスプレスに搭載されている紫外・赤外大気スペクトロメータ (SPICAM) が、火星大気の窒素酸化物によるものと思われる光の放出を捉えました。
SPICAMは、紫外線と赤外線を捉えることができるスペクトロメータ(分光計)です。この機器の目的は、火星の大気と電離圏を調べることにあります。大気が発する淡い光や放射をこのスペクトロメータで捉えることで、上層大気の実態が分かり、地球や火星のように大気を持つ惑星の超高層大気物理学に貢献できることになります。
例えば、火星の日中光を捉えることにより、火星の上層大気から二酸化探査による紫外線の強い発光があることがわかりました。これは火星の大気が暖められる機構、そして電離層ができる機構に関係があると考えられます。
こういった「日中光」や「夜光」は、上層大気で原子が光エネルギーによって分子として結合するときに発生します。SPICAMを使って紫外線で観測すると、窒素原子と酸素原子が結合して窒素酸化物を作るときに放出される光をみることができます。

同様の紫外線は、かつて金星を探査したマリナー5号、及びパイオニア・ビーナス号が検知しています。しかし、実際に酸素と窒素が結合していると明らかにされたのは、NASAとESAが共同で打ち上げた国際紫外線探査機(International Ultraviolet Explorer)でした。
火星で同じようなことが起きていることが確かめられたのははじめてのことになります。火星の夜光のメカニズムも、おそらく金星のものと同じではないかと考えられます。
火星の夜光を観測することによって、特に火星の上層大気の移動の様子を知ることができ、火星大気の大循環のモデル作りに貢献できることになります。

クラリタス谷の溝状地形 (2005年2月6日 15:30)
火星のタルシス地域にある、クラリタス谷 (Claritas Fossae)の溝状地形の高解像度写真が公開されました。
左の写真は、クラリタス谷を北側に向けて眺めたものです。解像度は1ピクセルあたり約62メートルです。
クラリタス谷は、火星の中でも火山が集中して高地になっている、タルシス地域に位置しています。クラリタス谷は、南北に約1800キロメートルもの長さにわたって延びており(ちょうど本州の長さくらいに相当します)、溝の幅は数キロメートルから100キロメートルほど、溝状地形は北側で幅150キロほど、南側で550キロほどにもなります。
この溝状の地形は、タルシス台地から放射状に延びるような形になっており、タルシス台地を作り上げるときに台地にかかった力が、生成に関係していると思われています。台地の高さは8〜10キロメートルにもなりますので、相当な力が台地にかかったと思われます。
写真をみますと、クラリタス谷には東西に走る断層がみえます。これも、タルシス台地を作った力の影響によってできたものと考えられます。また、東側には幅100キロほどの地溝がみえますが、これはおそらく正断層ではないかと思われます。断層によってできた崖の高さは、約2.3キロメートルほどあります。成因としては、台地にかかった張力のため、あるいは、地下のマグマが抜けてしまったことによるものと推定されます。
表面が滑らかなことからみて、この地域は比較的最近、溶岩によって表面が新しくなったこと考えられます。溶岩流が断層を覆っていることから、クラリタス谷は周囲の平原より古いことがわかります。
写真中央にあるクレーターは直径が約50キロメートル。クレーターの起伏が全体にゆっくりとしていること、また溝状の地形がクレーターないに走っていることから、このクレーターは溝状の地形ができる前に既に存在したことが考えられます。このクレーターのさらに南側には、さらにぼやけたクレーター(直径70キロメートル)らしきものがみえますが、これはもっと古いクレーターではないかと思われます。 左の写真は、南東方向を眺めたものです。2つのクレーターの西側には、ちょっと変わった興味深い地形があります。これらの地形ができた原因ははっきりしませんが、地下の氷が溶けてできたのではないかと思われます。

マリネリス峡谷のカンドール谷 (2005年1月7日18:30)
左の写真は、マリネリス峡谷の中にある谷の中で最も大きなものの1つである、カンドール谷 (Candor Chasma)を立体的に捉えたものです。
写真の領域は赤道付近で、南緯5度、東経285度の付近、写真の解像度は1ピクセルあたり約40メートルです。また、この写真は北西方向をみた形で処理されています。
谷の壁面には浸食の跡がくっきりとみえています。また、谷の上側(平らな高原状になっている部分)は高さが約6000メートルほどあり、玄武岩からなる何層かの溶岩で覆われています。

左の写真は、カンドール谷を上からみたものです。
このカンドール谷をはじめとしたマリネリス峡谷全体がどのようにしてできたかはまだ分かっていませんが、火星の地殻の上の方に張力(引っ張りの力)がかかって谷が広まったと考えられています。地質学でいうところの「地溝」に相当するものではないかとされています。
また、このマリネリス峡谷は、地殻が薄くなっている「裂け目」(リフト)ではないかともいわれています。ちょうど地球では東アフリカなどのように、地殻が薄くなって、そこに裂け目ができている場所である可能性があります。
また別の考え方として、これらの谷は水による侵食作用や、氷が溶けることなどによって地下の物質が流れ去ることによりできたという意見もあります。ちょうど、地球上でいう、カルスト地形(石灰岩が多い地域などにできる浸食地形。日本では山口県の秋吉台などが有名)のようなものです。
大量の氷が溶けることで、地下の物質を大量に流し去り、さらにその溶けた水が流れて谷を形成したと考えることも可能です。

レウル谷の峡谷 (2005年1月6日10:40)
左の写真は、火星の南半球にある、レウル谷 (Reull Vallis)の写真です。写真は南東方向を向いています。
場所は南緯42度、東経102度付近で、解像度は1ピクセルあたり21メートルになります。
レウル谷は、プロメテイ平原にある、長さ1500キロメートルにものぼる流水地形(アウトフローチャネル: outflow channel)です。幅は約20キロ、深さは1800メートルにもなります。この近辺では非常に大きな流水地形で、何らかの複雑な地質学的なできごとがあったことをうかがわせます。
今度は真上からみてみます。レウル谷は東から北西方向に向けて走っており、南の方では支流(テビオット谷: Teviot Valles)につながっています。峡谷には平行に走る地形がはっきりとみられ、おそらくは氷河が流れた跡ではないかとみられています。ところどころに窪みがみえますが、これは地下の氷が溶けて流れたためにできたものと考えられます。
多くのクレーターもみえますが、このクレーターの中にも流水地形があります。左の写真の南及び西側にクレーターがみえますが、いずれも直径15〜35キロほどで、かなり浸食されています。これらのクレーターの縁には、枝分かれした雨裂地形(ガリー: gully…小さな谷状地形)がみられます。
このあたりの地形は、南西部が非常に浸食が激しく、北東部は比較的若い(それほど浸食を受けていない)地形になっています。画像全体にわたってなだらかな地形が多く、古い地形であることを物語っています。その中でも鋭い形を持つ地形は、地質学的にみて最近になってできたものであろうと考えられます。