火星の磁場消滅、原因は巨大な小惑星

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　現存する大規模なクレーターの数から判断して、初期の火星は約1億年の間に15個ほどの巨大な天体が衝突していたと考えられている。

　今回新たに作成されたコンピューターモデルから、火星の磁場は、特に規模の大きかった4回の天体衝突でしだいに減衰し、5度目の衝突がとどめとなって完全に消滅したことが示唆された。

　アメリカのメリーランド州にあるジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所に在籍し、今回の研究にも参加したジェームス・ロバーツ氏は次のように解説する。「5度目の衝突で作られたのが、約41億年前の衝突に起源を持つ直径3300キロのユートピア平原という大規模・・・

　現存する大規模なクレーターの数から判断して、初期の火星は約1億年の間に15個ほどの巨大な天体が衝突していたと考えられている。

　今回新たに作成されたコンピューターモデルから、火星の磁場は、特に規模の大きかった4回の天体衝突でしだいに減衰し、5度目の衝突がとどめとなって完全に消滅したことが示唆された。

　アメリカのメリーランド州にあるジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所に在籍し、今回の研究にも参加したジェームス・ロバーツ氏は次のように解説する。「5度目の衝突で作られたのが、約41億年前の衝突に起源を持つ直径3300キロのユートピア平原という大規模なクレーターだ。その前の4回の天体衝突で既に磁場は大幅に脆弱化しており、ユートピア平原を作った天体衝突が最後の決定的な一撃となったのだろう」。

　地球にある磁場を作り出しているのは、ひとつには対流している溶融状態の外核と、その外側にある比較的温度の低いマントル層の間で行われる熱伝導である。この両者の温度差が、天体磁場を長期にわたって安定させる“ダイナモ効果”を生み出すのである。

　しかし太陽系形成の初期段階には、後期重爆撃期（LHB）と呼ばれる激動の時代があった。この時期には、惑星形成時の残骸である大型の小惑星が、若い惑星であった火星、地球、金星、水星などにいくつも衝突していた。

「ユートピア平原が形成され、火星の磁場が消滅したのも同時期であると考えられる」と、前出のロバーツ氏は話す。この研究成果は「Journal of Geophysical Research」誌の最新号に掲載されている。

　新しいコンピューターモデルによると、ユートピア平原を作った天体衝突の影響で火星のマントルに大量の熱が伝わり、ダイナモ効果を生み出す温度差が大幅に縮小したようである。「温度が上がり過ぎると、マントルは核を効率的に冷却することができなくなり磁場は消滅することになる」と、ロバーツ氏はナショナル ジオグラフィックニュースに語っている。

　磁場を失った火星は太陽風を直接浴びることになった。太陽風とは、太陽から継続的に放出されている荷電粒子の流れのことである。太陽風の影響で火星の大気はゆっくりと希薄になり、最終的にはガスが周囲にかすかに残るだけの状態になった。その後ほどなくして強烈な気候変動が起こり、現在のような乾燥した火星ができあがったと推測される。

「同様の衝突によって地球の磁場が消滅する可能性もある。しかしそれは、火星の磁場にとどめを刺した天体よりはるかに巨大な天体が地球に衝突すればの話だ」とロバーツ氏は言う。地球のマントルの厚さは火星のマントルの2倍あり、地球の核は火星よりはるかに活発に動いている。したがって、もっと大きな衝撃を受けない限り、磁場を作り出すダイナモ効果が停止することはない。

　金星も惑星規模の磁場は存在しないが、それはマントルが比較的乾燥していて硬いため、熱が効率的に流れないことが原因だと考えられている。

　カナダ、トロント大学の地球物理学者サビン・スタンレー氏は第三者の視点から、「小惑星の衝突で磁場が消滅するという発想自体は別に新しいものではないが、綿密なコンピューターモデルが作成され、磁場消滅の原因と考えられるクレーターが指摘されたのは今回が初めてのことだ」と述べている。

Photograph courtesy NASA